JPH11754A - シリンダブロックの製造方法 - Google Patents
シリンダブロックの製造方法Info
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- JPH11754A JPH11754A JP15320797A JP15320797A JPH11754A JP H11754 A JPH11754 A JP H11754A JP 15320797 A JP15320797 A JP 15320797A JP 15320797 A JP15320797 A JP 15320797A JP H11754 A JPH11754 A JP H11754A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボア入子の外側に突起を介して成形体を支持
させるシリンダブロックの製造方法において、突起によ
って複数の部分に区分された、ボア入子と成形体の間の
隙間の全部分に溶湯がまわるようにすること。 【解決手段】 突起11の長手方向先端に湯まわり路1
3を設けておいて注湯するシリンダブロックの製造方
法。湯まわり路13の形成方法にはつぎの3つがある。
突起11の先端をボア入子1の先端面1bより後退させ
る。突起11の長さはそのままで、ボア入子1の対向型
3aの肩を周方向全周にわたって切欠く。突起11の長
さはそのままで、ボア入子1を短くしてボア入子1の先
端面1bと対向型3aとの間にスペースを形成する。
させるシリンダブロックの製造方法において、突起によ
って複数の部分に区分された、ボア入子と成形体の間の
隙間の全部分に溶湯がまわるようにすること。 【解決手段】 突起11の長手方向先端に湯まわり路1
3を設けておいて注湯するシリンダブロックの製造方
法。湯まわり路13の形成方法にはつぎの3つがある。
突起11の先端をボア入子1の先端面1bより後退させ
る。突起11の長さはそのままで、ボア入子1の対向型
3aの肩を周方向全周にわたって切欠く。突起11の長
さはそのままで、ボア入子1を短くしてボア入子1の先
端面1bと対向型3aとの間にスペースを形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダブロック
の製造方法に関し、とくにシリンダボア内面が金属基複
合材料(MMC)から構成されるタイプのシリンダブロ
ックの製造方法に関する。
の製造方法に関し、とくにシリンダボア内面が金属基複
合材料(MMC)から構成されるタイプのシリンダブロ
ックの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、シリンダボア内面が金属基複合材
料から構成されるシリンダブロックの製造方法は、図1
1に示すように、外周がテーパ形状とされたボア入子1
01の外周に、予め予熱した、内周がテーパ形状、外周
が軸芯と平行なストレート形状の成形体102を配置
し、その成形体を配置したボア入子を鋳型103内のキ
ャビティ104に配置し、ついで溶湯105を射出シリ
ンダ106にてキャビティ104に注湯し、プランジャ
ーチップ107により射出、加圧することで成形体10
2の外周面側のみから成形体102の中に溶湯を含浸さ
せて成形体部分を金属基複合材料とし、冷却後シリンダ
ブロック製品を鋳型103およびボア入子101から取
り外して出し、ついで金属基複合材料とされたシリンダ
ボア内面を機械加工して所定寸法の直円筒面のシリンダ
ボアとする、という工程からなっている。しかし、従来
のシリンダブロックの製造方法にはつぎの問題がある。
従来製造方法では、ボア入子101と成形体102の間
には、図12に示すように、多少のクリアランス108
が必ず発生する。クリアランス108は、たとえば、ボ
ア入子101のテーパ角度と成形体102のテーパ角度
の公差、ボア入子温度(たとえば、100〜200℃)
と成形体温度(たとえば、500〜900℃)の温度の
ばらつきなどにより、発生する。このクリアランス10
8の存在する状態で、アルミ溶湯に圧力がかけられて成
形体102にアルミ溶湯が含浸する際に、図13に示す
ように成形体102が圧縮剪断の割れ109を生じる。
すなわち、外周からの圧力で成形体102に生じる周方
向圧縮応力が許容剪断応力を越えたときに圧縮力の方向
に対し45°の面に沿って剪断破壊を生じ、破壊面に沿
って座屈が生じて局部的に成形体の強化繊維の密度の濃
い部分が生じる。この部分が、実際の使用時にピストン
リングと摺動すると、ピストンリングの摩耗を増大させ
る。また、成形体102は、一般的に、通気性型を強化
繊維を混入したスラリー中に浸漬して通気性型内から吸
引し通気性型の表面に強化繊維を積層形成し乾燥させた
後成形体から通気性型を抜くという方法によって製造さ
れるため、成形体102中では強化材繊維が周方向に向
いていて厚さ方向には積層された状態(バームクーヘン
状)になっており、層間強度は比較的弱い。そのため、
上記の圧縮剪断の割れ109が厚さ方向の途中で周方向
に伝播して周方向割れ110を生じ(図14)、そこに
溶湯が侵入して凝固し、加工時にこの部分が露出する
と、図15に示すように、局部的に強化材の無い部分1
11が生じる。このような部分111が存在すると、実
際の使用時にピストンリングの異常摩耗や焼きつきが発
生する。さらに、成形体102がボア入子101に面で
接触しているため、成形体102の温度低下が早く、注
湯時の時に溶湯が素早く成形体に含浸しにくく、成形体
全厚にわたって含浸する前に溶湯の圧力が上がって未含
浸部分を圧縮して全周にわたって押しつぶしやすい。成
形体製造時の脱型の関係上、成形体の内径はテーパ形状
(1°以上)のため、図16に示すように、ボア下部に
対応する部分ほど成形体の潰れは大きい。この状態で製
造したシリンダブロックのシリンダボア内面に機械加工
を施すと、強化繊維の無い部分が露出することがあり、
この部分が、実際の使用時にピストンリングと摺動する
と、ピストンリングの異常摩耗や焼きつきを生じる。上
記の成形体に外周面のみから溶湯圧がかかることによっ
て生じる問題(すなわち、成形体の圧縮剪断割れの発
生、該割れの周方向伝播、成形体の潰れ、の少なくとも
1つ)を解決するために、本願出願人は先に、特願平9
−143996号(平成9年6月2日出願)において、
図17,図18に示すように、内周面2aを有する成形
体2を、外周面1aに軸方向に延びる複数の突起11を
有するボア入子1の外周面1aと成形体2の内周面2a
との間に溶湯5が導かれる隙間8が形成されるように、
キャビティ4に配置する第1の工程と、キャビィ4に溶
湯5を注湯し成形体2の内周面2aと外周面2bとから
成形体2に溶湯5を含浸させ成形体2を複合化させる第
2の工程と、からなるシリンダブロックの製造方法を提
案した。該方法では、成形体にその外周面と内周面の両
方から溶湯圧がかかるので、溶湯圧がバランスし、成形
体に圧縮剪断割れが発生することが無くなり、圧縮剪断
割れが無いので圧縮剪断割れからの周方向への割れの伝
播も無くなり、内周側に潰されることも無い。また、外
周面と内周面の両方から溶湯が含浸していくので、含浸
速度も早く溶湯圧が高圧になる前に成形体全厚に含浸さ
れ、成形体の厚さ方向の潰れも無くなる。
料から構成されるシリンダブロックの製造方法は、図1
1に示すように、外周がテーパ形状とされたボア入子1
01の外周に、予め予熱した、内周がテーパ形状、外周
が軸芯と平行なストレート形状の成形体102を配置
し、その成形体を配置したボア入子を鋳型103内のキ
ャビティ104に配置し、ついで溶湯105を射出シリ
ンダ106にてキャビティ104に注湯し、プランジャ
ーチップ107により射出、加圧することで成形体10
2の外周面側のみから成形体102の中に溶湯を含浸さ
せて成形体部分を金属基複合材料とし、冷却後シリンダ
ブロック製品を鋳型103およびボア入子101から取
り外して出し、ついで金属基複合材料とされたシリンダ
ボア内面を機械加工して所定寸法の直円筒面のシリンダ
ボアとする、という工程からなっている。しかし、従来
のシリンダブロックの製造方法にはつぎの問題がある。
従来製造方法では、ボア入子101と成形体102の間
には、図12に示すように、多少のクリアランス108
が必ず発生する。クリアランス108は、たとえば、ボ
ア入子101のテーパ角度と成形体102のテーパ角度
の公差、ボア入子温度(たとえば、100〜200℃)
と成形体温度(たとえば、500〜900℃)の温度の
ばらつきなどにより、発生する。このクリアランス10
8の存在する状態で、アルミ溶湯に圧力がかけられて成
形体102にアルミ溶湯が含浸する際に、図13に示す
ように成形体102が圧縮剪断の割れ109を生じる。
すなわち、外周からの圧力で成形体102に生じる周方
向圧縮応力が許容剪断応力を越えたときに圧縮力の方向
に対し45°の面に沿って剪断破壊を生じ、破壊面に沿
って座屈が生じて局部的に成形体の強化繊維の密度の濃
い部分が生じる。この部分が、実際の使用時にピストン
リングと摺動すると、ピストンリングの摩耗を増大させ
る。また、成形体102は、一般的に、通気性型を強化
繊維を混入したスラリー中に浸漬して通気性型内から吸
引し通気性型の表面に強化繊維を積層形成し乾燥させた
後成形体から通気性型を抜くという方法によって製造さ
れるため、成形体102中では強化材繊維が周方向に向
いていて厚さ方向には積層された状態(バームクーヘン
状)になっており、層間強度は比較的弱い。そのため、
上記の圧縮剪断の割れ109が厚さ方向の途中で周方向
に伝播して周方向割れ110を生じ(図14)、そこに
溶湯が侵入して凝固し、加工時にこの部分が露出する
と、図15に示すように、局部的に強化材の無い部分1
11が生じる。このような部分111が存在すると、実
際の使用時にピストンリングの異常摩耗や焼きつきが発
生する。さらに、成形体102がボア入子101に面で
接触しているため、成形体102の温度低下が早く、注
湯時の時に溶湯が素早く成形体に含浸しにくく、成形体
全厚にわたって含浸する前に溶湯の圧力が上がって未含
浸部分を圧縮して全周にわたって押しつぶしやすい。成
形体製造時の脱型の関係上、成形体の内径はテーパ形状
(1°以上)のため、図16に示すように、ボア下部に
対応する部分ほど成形体の潰れは大きい。この状態で製
造したシリンダブロックのシリンダボア内面に機械加工
を施すと、強化繊維の無い部分が露出することがあり、
この部分が、実際の使用時にピストンリングと摺動する
と、ピストンリングの異常摩耗や焼きつきを生じる。上
記の成形体に外周面のみから溶湯圧がかかることによっ
て生じる問題(すなわち、成形体の圧縮剪断割れの発
生、該割れの周方向伝播、成形体の潰れ、の少なくとも
1つ)を解決するために、本願出願人は先に、特願平9
−143996号(平成9年6月2日出願)において、
図17,図18に示すように、内周面2aを有する成形
体2を、外周面1aに軸方向に延びる複数の突起11を
有するボア入子1の外周面1aと成形体2の内周面2a
との間に溶湯5が導かれる隙間8が形成されるように、
キャビティ4に配置する第1の工程と、キャビィ4に溶
湯5を注湯し成形体2の内周面2aと外周面2bとから
成形体2に溶湯5を含浸させ成形体2を複合化させる第
2の工程と、からなるシリンダブロックの製造方法を提
案した。該方法では、成形体にその外周面と内周面の両
方から溶湯圧がかかるので、溶湯圧がバランスし、成形
体に圧縮剪断割れが発生することが無くなり、圧縮剪断
割れが無いので圧縮剪断割れからの周方向への割れの伝
播も無くなり、内周側に潰されることも無い。また、外
周面と内周面の両方から溶湯が含浸していくので、含浸
速度も早く溶湯圧が高圧になる前に成形体全厚に含浸さ
れ、成形体の厚さ方向の潰れも無くなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記先願で
は、第2の工程で注湯する時に隙間9の全域に湯がまわ
るように、第1の工程で成形体2をキャビティにセット
しなければならない。すなわち、図17、図18に示す
ように、キャビティ4のクランクジャーナル部に対応す
る部分4aから流れてくる溶湯は突起11で区分されて
いる隙間8のうちクランクジャーナル部に対応する部分
4aに連通している部分8aには速やかに流入するが、
隙間8のうちクランクジャーナル部に対応する部分4a
に連通していない部分8bには湯が十分に入らない。そ
の結果、成形体2のうち隙間部分8bに接する部分は、
内外の圧力バランスが崩れ、図19に示すように外から
の圧力により成形体2が破損することがある。本発明の
課題は、外周面から突出する突起をもつボア入子に成形
体を支持してボア入子外周面と成形体内周面との間に突
起によって複数の部分に区分された隙間を形成し、注湯
時に隙間に溶湯を流入させて成形体に内外から溶湯圧が
かかるようにしたシリンダブロックの製造方法におい
て、溶湯注湯時にボア入子外周面と成形体内周面との間
の隙間の全部分に溶湯がまわるようにすることである。
は、第2の工程で注湯する時に隙間9の全域に湯がまわ
るように、第1の工程で成形体2をキャビティにセット
しなければならない。すなわち、図17、図18に示す
ように、キャビティ4のクランクジャーナル部に対応す
る部分4aから流れてくる溶湯は突起11で区分されて
いる隙間8のうちクランクジャーナル部に対応する部分
4aに連通している部分8aには速やかに流入するが、
隙間8のうちクランクジャーナル部に対応する部分4a
に連通していない部分8bには湯が十分に入らない。そ
の結果、成形体2のうち隙間部分8bに接する部分は、
内外の圧力バランスが崩れ、図19に示すように外から
の圧力により成形体2が破損することがある。本発明の
課題は、外周面から突出する突起をもつボア入子に成形
体を支持してボア入子外周面と成形体内周面との間に突
起によって複数の部分に区分された隙間を形成し、注湯
時に隙間に溶湯を流入させて成形体に内外から溶湯圧が
かかるようにしたシリンダブロックの製造方法におい
て、溶湯注湯時にボア入子外周面と成形体内周面との間
の隙間の全部分に溶湯がまわるようにすることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成する本発
明は、つぎの通りである。 (1) 内周面を有する成形体を、外周面に軸方向に延
びる複数の突起を有するボア入子の前記外周面と前記成
形体の前記内周面との間に溶湯が導かれる隙間が形成さ
れるように、キャビティに配置する第1の工程と、前記
キャビィに溶湯を注湯し前記成形体の内周面と外周面と
から前記成形体に溶湯を含浸させ前記成形体を複合化さ
せる第2の工程と、からなるシリンダブロックの製造方
法であって、前記第1の工程で前記突起の長手方向端部
に、前記第2の工程で注湯される溶湯を、前記突起によ
って複数の部分に区分された前記隙間の全部分にまわす
湯まわり路を設けておく、シリンダブロックの製造方
法。 (2) 前記湯まわり路を、各突起の軸方向端部の突起
高さ方向の少なくとも一部を前記ボア入子の軸方向端面
より後退させることにより形成しておく(1)記載のシ
リンダブロックの製造方法。 (3) 前記湯まわり路を、各突起の軸方向端部をボア
入子の軸方向端面に合わせたまま、前記ボア入子に軸方
向に対向する型の前記突起に軸方向に対向する部分を全
周にわたって切欠くことにより形成しておく(1)記載
のシリンダブロックの製造方法。 (4) 前記湯まわり路が、ボア入子の軸方向端面を各
突起の軸方向端部より後退させてボア入子軸方向端面と
ボア入子と軸方向に対向する型との間に形成されるスペ
ースを含むように、前記湯まわり路を形成しておく
(1)記載のシリンダブロックの製造方法。
明は、つぎの通りである。 (1) 内周面を有する成形体を、外周面に軸方向に延
びる複数の突起を有するボア入子の前記外周面と前記成
形体の前記内周面との間に溶湯が導かれる隙間が形成さ
れるように、キャビティに配置する第1の工程と、前記
キャビィに溶湯を注湯し前記成形体の内周面と外周面と
から前記成形体に溶湯を含浸させ前記成形体を複合化さ
せる第2の工程と、からなるシリンダブロックの製造方
法であって、前記第1の工程で前記突起の長手方向端部
に、前記第2の工程で注湯される溶湯を、前記突起によ
って複数の部分に区分された前記隙間の全部分にまわす
湯まわり路を設けておく、シリンダブロックの製造方
法。 (2) 前記湯まわり路を、各突起の軸方向端部の突起
高さ方向の少なくとも一部を前記ボア入子の軸方向端面
より後退させることにより形成しておく(1)記載のシ
リンダブロックの製造方法。 (3) 前記湯まわり路を、各突起の軸方向端部をボア
入子の軸方向端面に合わせたまま、前記ボア入子に軸方
向に対向する型の前記突起に軸方向に対向する部分を全
周にわたって切欠くことにより形成しておく(1)記載
のシリンダブロックの製造方法。 (4) 前記湯まわり路が、ボア入子の軸方向端面を各
突起の軸方向端部より後退させてボア入子軸方向端面と
ボア入子と軸方向に対向する型との間に形成されるスペ
ースを含むように、前記湯まわり路を形成しておく
(1)記載のシリンダブロックの製造方法。
【0005】上記(1)のシリンダブロックの製造方法
では、湯まわり路を設けたので、湯まわり路を通って溶
湯が全周にまわり、突起で区分された隙間の全部分に流
入することができる。上記(2)のシリンダブロックの
製造方法では、突起の軸方向長さをボア入子より短くす
ることにより湯まわり路を形成した。上記(3)のシリ
ンダブロックの製造方法では、突起の軸方向長さはその
ままで、ボア入子と対向する型の肩を切欠くことにより
湯まわり路を形成した。上記(4)のシリンダブロック
の製造方法では、突起の軸方向長さはそのままで、ボア
入子を短くすることによりボア入子先端に湯まわり路を
形成した。
では、湯まわり路を設けたので、湯まわり路を通って溶
湯が全周にまわり、突起で区分された隙間の全部分に流
入することができる。上記(2)のシリンダブロックの
製造方法では、突起の軸方向長さをボア入子より短くす
ることにより湯まわり路を形成した。上記(3)のシリ
ンダブロックの製造方法では、突起の軸方向長さはその
ままで、ボア入子と対向する型の肩を切欠くことにより
湯まわり路を形成した。上記(4)のシリンダブロック
の製造方法では、突起の軸方向長さはそのままで、ボア
入子を短くすることによりボア入子先端に湯まわり路を
形成した。
【0006】
【発明の実施の形態】図1〜図6は本発明の第1実施例
のシリンダブロックの製造方法の湯まわり形成方法を示
し、図7および図8は本発明の第2実施例のシリンダブ
ロックの製造方法の湯まわり形成方法を示し、図9およ
び図10は本発明の第3実施例のシリンダブロックの製
造方法の湯まわり形成方法を示す。本発明の全実施例に
わたって共通または類似の構成部分には、本発明の全実
施例にわたって同じ符号を付してある。
のシリンダブロックの製造方法の湯まわり形成方法を示
し、図7および図8は本発明の第2実施例のシリンダブ
ロックの製造方法の湯まわり形成方法を示し、図9およ
び図10は本発明の第3実施例のシリンダブロックの製
造方法の湯まわり形成方法を示す。本発明の全実施例に
わたって共通または類似の構成部分には、本発明の全実
施例にわたって同じ符号を付してある。
【0007】まず、本発明のシリンダブロックの製造方
法のうち本発明の全実施例にわたって共通する部分を、
図1および図2を参照して説明する。本発明のシリンダ
ブロックの製造方法は、予め予熱した、内外周面2a、
2bを有するほぼ円筒状の成形体2を、外周面1aに軸
方向に延びる複数の突起11を有するボア入子1の外周
面1aと成形体2の内周面1aとの間に溶湯5が導かれ
る隙間8(湯がまわるために、約0.5mm以上の厚み
のある隙間とすることが望ましい)が、成形体2の内周
面全周にわたって(ただし、突起11が成形体2に接触
する部分は除く)形成されるように、型3のキャビティ
4に配置する第1の工程と、キャビィ4に溶湯5を注湯
し、成形体2の内周面2aと外周面2bの両方から成形
体2に溶湯5を含浸させ成形体2を複合化させる第2の
工程と、からなる。第1の工程で突起11の長手方向端
部に、第2の工程で注湯される溶湯5をボア入子1全周
にまわす、すなわち突起により複数の部分に区分された
隙間8の全部分に溶湯5をまわす湯まわり路13を設け
ておく。
法のうち本発明の全実施例にわたって共通する部分を、
図1および図2を参照して説明する。本発明のシリンダ
ブロックの製造方法は、予め予熱した、内外周面2a、
2bを有するほぼ円筒状の成形体2を、外周面1aに軸
方向に延びる複数の突起11を有するボア入子1の外周
面1aと成形体2の内周面1aとの間に溶湯5が導かれ
る隙間8(湯がまわるために、約0.5mm以上の厚み
のある隙間とすることが望ましい)が、成形体2の内周
面全周にわたって(ただし、突起11が成形体2に接触
する部分は除く)形成されるように、型3のキャビティ
4に配置する第1の工程と、キャビィ4に溶湯5を注湯
し、成形体2の内周面2aと外周面2bの両方から成形
体2に溶湯5を含浸させ成形体2を複合化させる第2の
工程と、からなる。第1の工程で突起11の長手方向端
部に、第2の工程で注湯される溶湯5をボア入子1全周
にまわす、すなわち突起により複数の部分に区分された
隙間8の全部分に溶湯5をまわす湯まわり路13を設け
ておく。
【0008】本発明のシリンダブロックの製造方法は、
さらに、溶湯の冷却固化後シリンダブロック製品を鋳型
3およびボア入子1から取り外して出す第3の工程と、
ついで金属基複合材料とされたシリンダボア内面を機械
加工して所定寸法の直円筒面のシリンダボアとする第4
の工程を有していてもよい。
さらに、溶湯の冷却固化後シリンダブロック製品を鋳型
3およびボア入子1から取り外して出す第3の工程と、
ついで金属基複合材料とされたシリンダボア内面を機械
加工して所定寸法の直円筒面のシリンダボアとする第4
の工程を有していてもよい。
【0009】図2中、6は、キャビティ4に溶湯を射
出、加圧する射出シリンダを示し、7は、射出シリンダ
のプランジャーチップを示している。図示例の装置では
ボア入子1および成形体2が縦方向となるように配置し
てあるが、横方向の型であってもよい。溶湯5は、たと
えばアルミ溶湯である(ただし、アルミ溶湯に限るもの
ではない)。
出、加圧する射出シリンダを示し、7は、射出シリンダ
のプランジャーチップを示している。図示例の装置では
ボア入子1および成形体2が縦方向となるように配置し
てあるが、横方向の型であってもよい。溶湯5は、たと
えばアルミ溶湯である(ただし、アルミ溶湯に限るもの
ではない)。
【0010】成形体2の予熱温度は従来に比べて低くて
よく、予熱炉取り出し時温度で従来は約700℃以上必
要であったものが、本発明の方法ではたとえば約300
℃以上でよい。ボア入子温度はそれより低くたとえば約
100〜200℃であるが、成形体2とボア入子1との
間の隙間8によって、成形体2の温度低下が遅くなるの
で、成形体2の温度を低くすることができる。
よく、予熱炉取り出し時温度で従来は約700℃以上必
要であったものが、本発明の方法ではたとえば約300
℃以上でよい。ボア入子温度はそれより低くたとえば約
100〜200℃であるが、成形体2とボア入子1との
間の隙間8によって、成形体2の温度低下が遅くなるの
で、成形体2の温度を低くすることができる。
【0011】第2工程における溶湯圧力変化と含浸開
始、完了の関係はつぎの通りである。注湯開始から所定
期間は溶湯がキャビティに充填されている途中でこの間
は溶湯圧はほとんど上がらない。溶湯がキャビティを充
満した時点から急に溶湯圧が上がり始め、加圧完了時に
は約750〜850kg/cm2 (73.5〜83.3
MPa)に達する。そして、圧力急増開始点から圧力が
上がっていく初期の段階で約3〜30kg/cm
2 (0.294〜2.94MPa)で溶湯の成形体への
含浸が行われ完了する。従来のように成形体に外周面の
みから溶湯圧がかかる場合は約3kg/cm2 (0.2
94MPa)で成形体に圧縮剪断が生じるが、本発明で
は内外周面の圧力がバランスするかまたはほぼバランス
するので、加圧完了時まで圧縮剪断は生じない。
始、完了の関係はつぎの通りである。注湯開始から所定
期間は溶湯がキャビティに充填されている途中でこの間
は溶湯圧はほとんど上がらない。溶湯がキャビティを充
満した時点から急に溶湯圧が上がり始め、加圧完了時に
は約750〜850kg/cm2 (73.5〜83.3
MPa)に達する。そして、圧力急増開始点から圧力が
上がっていく初期の段階で約3〜30kg/cm
2 (0.294〜2.94MPa)で溶湯の成形体への
含浸が行われ完了する。従来のように成形体に外周面の
みから溶湯圧がかかる場合は約3kg/cm2 (0.2
94MPa)で成形体に圧縮剪断が生じるが、本発明で
は内外周面の圧力がバランスするかまたはほぼバランス
するので、加圧完了時まで圧縮剪断は生じない。
【0012】つぎに、上記各実施例に共通な部分の作用
を説明する。成形体2とボア入子1との間に突起11の
部分を除いて全周にわたって隙間8が形成された状態で
注湯するので、成形体2は第2工程の注湯、加圧時に、
内周面2aと外周面2bの両方から加圧される。その結
果、成形体2の内外圧がバランスし、従来のように外周
面のみから加圧された場合に生じていた成形体の周方向
圧縮力と周方向に45°の傾きをもった面に沿って生じ
た剪断割れ(図13の割れ109)と、その近傍の強化
繊維の密な部分の生成が生じなくなる。また、剪断割れ
の先端から発生していた周方向割れ(図14の割れ11
0)も、剪断割れ自体が生じないこと、および成形体2
が内外周から厚み方向に押されているので厚さ方向に引
き離そうとする力が無いこと、により、発生しない。
を説明する。成形体2とボア入子1との間に突起11の
部分を除いて全周にわたって隙間8が形成された状態で
注湯するので、成形体2は第2工程の注湯、加圧時に、
内周面2aと外周面2bの両方から加圧される。その結
果、成形体2の内外圧がバランスし、従来のように外周
面のみから加圧された場合に生じていた成形体の周方向
圧縮力と周方向に45°の傾きをもった面に沿って生じ
た剪断割れ(図13の割れ109)と、その近傍の強化
繊維の密な部分の生成が生じなくなる。また、剪断割れ
の先端から発生していた周方向割れ(図14の割れ11
0)も、剪断割れ自体が生じないこと、および成形体2
が内外周から厚み方向に押されているので厚さ方向に引
き離そうとする力が無いこと、により、発生しない。
【0013】また、従来の外周面のみからの成形体の含
浸で生じていた成形体の厚み方向ボア入子に近い部分の
全周にわたる潰れも生じにくくなる。その理由はつぎの
通りである。一般的に、成形体に溶湯の浸透が完了する
時点の圧力以上に成形体の圧縮強度があれば、成形体の
潰れは起こらないといえるが、従来の成形体に溶湯の浸
透が完了する時点の圧力は高いと考えられる。その理由
は、成形体中を浸透していく溶湯の先端部は温度が低下
していくため、固相率が増え、粘度が上がるためであ
る。そして、ボア入子に近い程、事前に予熱された成形
体の温度はボア入子に冷やされて低下しているため、溶
湯の先端部の温度低下も大きくなり、溶湯の浸透が完了
する時点の圧力は非常に大きくなる。成形体は多孔質体
であるため、圧縮強度を上げるのには限界があり、従来
技術では成形体の潰れを防止することは困難である。
浸で生じていた成形体の厚み方向ボア入子に近い部分の
全周にわたる潰れも生じにくくなる。その理由はつぎの
通りである。一般的に、成形体に溶湯の浸透が完了する
時点の圧力以上に成形体の圧縮強度があれば、成形体の
潰れは起こらないといえるが、従来の成形体に溶湯の浸
透が完了する時点の圧力は高いと考えられる。その理由
は、成形体中を浸透していく溶湯の先端部は温度が低下
していくため、固相率が増え、粘度が上がるためであ
る。そして、ボア入子に近い程、事前に予熱された成形
体の温度はボア入子に冷やされて低下しているため、溶
湯の先端部の温度低下も大きくなり、溶湯の浸透が完了
する時点の圧力は非常に大きくなる。成形体は多孔質体
であるため、圧縮強度を上げるのには限界があり、従来
技術では成形体の潰れを防止することは困難である。
【0014】そに対し、本発明の方法では、ボア入子1
と成形体2の内側面との間に隙間8を設けることによ
り、 ・成形体2がボア入子1との接触が最小限なため、予熱
した成形体2の温度が低下しにくいこと、 ・成形体2に内外周面から溶湯が含浸していくので成形
体の潰れが開始する距離を従来の1/2にすることがで
きること、 ・成形体2の内周面からも溶湯が含浸できるため、成形
体2に溶湯が含浸できる面の総表面積が増え、圧縮強度
が低い成形体でも成形体の潰れが開始する距離(表面か
らの距離)を大きくすることができること、したがっ
て、上記の従来の1/2より、さらに成形体2の潰れが
発生しにくくなること、により、従来技術のような成形
体の潰れを防止することができる。
と成形体2の内側面との間に隙間8を設けることによ
り、 ・成形体2がボア入子1との接触が最小限なため、予熱
した成形体2の温度が低下しにくいこと、 ・成形体2に内外周面から溶湯が含浸していくので成形
体の潰れが開始する距離を従来の1/2にすることがで
きること、 ・成形体2の内周面からも溶湯が含浸できるため、成形
体2に溶湯が含浸できる面の総表面積が増え、圧縮強度
が低い成形体でも成形体の潰れが開始する距離(表面か
らの距離)を大きくすることができること、したがっ
て、上記の従来の1/2より、さらに成形体2の潰れが
発生しにくくなること、により、従来技術のような成形
体の潰れを防止することができる。
【0015】つぎに、本発明の各実施例の方法における
湯まわり路13の形成の仕方とその作用を説明する。本
発明の第1実施例では、図1〜図6に示すように、湯ま
わり路13を、各突起11の軸方向端部の突起高さ方向
の少なくとも一部をボア入子1の軸方向端面1bより後
退させることにより形成しておく。図2、図3の例は、
各突起11の突起高さ方向の全長をボア入子1の軸方向
端面1bより後退させることにより、したがって突起1
1の長さを短くして突起11の軸方向端面をボア入子1
の軸方向端面1bより後退させることにより、湯まわり
路13を形成した場合を示している。図3に示すよう
に、湯まわり路13の位置では突起11は無く、隙間8
は全周にわたって連続している。この場合、図4に示す
ように、突起11の長さを短かくし過ぎると成形体内側
から成形体2にかかる溶湯圧の方が成形体外側から成形
体2にかかる溶湯圧より大きくなり成形体2が割れるこ
とがあり、逆に突起11の長さを長くし過ぎると成形体
外側から成形体2にかかる溶湯圧の方が成形体内側から
成形体2にかかる溶湯圧より大きくなり成形体2が割れ
ることがある。したがって、割れの発生の無い良品域で
突起11の長さを選定する必要がある。図2、図3の例
の作用については、突起11の長さ(ボア入子軸方向の
突起長さ)を短くしたため、突起11の長手方向先端
(ボア入子先端側の突起先端)の先方に湯まわり路13
が確保され、溶湯5を隙間8のうち突起11で区分され
た複数の部分の全部分(図17の部分18aは勿論のこ
と部分18bにも)に供給することができる。
湯まわり路13の形成の仕方とその作用を説明する。本
発明の第1実施例では、図1〜図6に示すように、湯ま
わり路13を、各突起11の軸方向端部の突起高さ方向
の少なくとも一部をボア入子1の軸方向端面1bより後
退させることにより形成しておく。図2、図3の例は、
各突起11の突起高さ方向の全長をボア入子1の軸方向
端面1bより後退させることにより、したがって突起1
1の長さを短くして突起11の軸方向端面をボア入子1
の軸方向端面1bより後退させることにより、湯まわり
路13を形成した場合を示している。図3に示すよう
に、湯まわり路13の位置では突起11は無く、隙間8
は全周にわたって連続している。この場合、図4に示す
ように、突起11の長さを短かくし過ぎると成形体内側
から成形体2にかかる溶湯圧の方が成形体外側から成形
体2にかかる溶湯圧より大きくなり成形体2が割れるこ
とがあり、逆に突起11の長さを長くし過ぎると成形体
外側から成形体2にかかる溶湯圧の方が成形体内側から
成形体2にかかる溶湯圧より大きくなり成形体2が割れ
ることがある。したがって、割れの発生の無い良品域で
突起11の長さを選定する必要がある。図2、図3の例
の作用については、突起11の長さ(ボア入子軸方向の
突起長さ)を短くしたため、突起11の長手方向先端
(ボア入子先端側の突起先端)の先方に湯まわり路13
が確保され、溶湯5を隙間8のうち突起11で区分され
た複数の部分の全部分(図17の部分18aは勿論のこ
と部分18bにも)に供給することができる。
【0016】図2、図3の例では突起先端面より先方の
成形体に内外溶湯圧の差による荷重がかかると、成形体
2の厚さや溶湯5の速度によっては、突起先端面と成形
体内面とが交わる角部で成形体2に割れが生じる場合が
ある。そのような場合は、図5、図6に示すように、各
突起11の軸方向端部の突起高さ方向の一部(他の部分
11aはそのまま残す)をボア入子1の軸方向端面1b
より後退させるようにすればよい。突起11の残された
部分11aにより、成形体2は先端まで支持される。図
5、図6の例の作用については、突起11の長さ(ボア
入子軸方向の突起長さ)を高さ方向に一部短くしたた
め、この短くした部分によって突起11の長手方向先端
に湯まわり路13が確保され、溶湯5を隙間8のうち突
起11で区分された複数の部分の全部分に供給すること
ができる。
成形体に内外溶湯圧の差による荷重がかかると、成形体
2の厚さや溶湯5の速度によっては、突起先端面と成形
体内面とが交わる角部で成形体2に割れが生じる場合が
ある。そのような場合は、図5、図6に示すように、各
突起11の軸方向端部の突起高さ方向の一部(他の部分
11aはそのまま残す)をボア入子1の軸方向端面1b
より後退させるようにすればよい。突起11の残された
部分11aにより、成形体2は先端まで支持される。図
5、図6の例の作用については、突起11の長さ(ボア
入子軸方向の突起長さ)を高さ方向に一部短くしたた
め、この短くした部分によって突起11の長手方向先端
に湯まわり路13が確保され、溶湯5を隙間8のうち突
起11で区分された複数の部分の全部分に供給すること
ができる。
【0017】本発明の第2実施例では、図7および図8
に示すように、各突起11の軸方向端部をボア入子の軸
方向端面1bに合わせたまま、ボア入子に軸方向に対向
する型(固定型)3aの、突起11に軸方向に対向する
部分を全周にわたって切欠くことにより、湯まわり路1
3を、形成しておく。この例では、突起11の長さは短
くしないで、ボア入子に軸方向に対向する型(固定型)
3aの方に湯まわり路13を、全周にわたって、形成す
る。湯まわり路13の一部は、図8に示すように溝とな
っていてもよい。本発明の第2実施例の作用について
は、ボア入子1に軸方向に対向する型3aに湯まわり路
13を形成したため、突起11の長手方向先端の先方に
湯まわり路13が確保され、隙間8のうち突起11で区
分された複数の部分の全部分(図17の部分18aは勿
論のこと部分18bにも)に溶湯5を供給することがで
きる。
に示すように、各突起11の軸方向端部をボア入子の軸
方向端面1bに合わせたまま、ボア入子に軸方向に対向
する型(固定型)3aの、突起11に軸方向に対向する
部分を全周にわたって切欠くことにより、湯まわり路1
3を、形成しておく。この例では、突起11の長さは短
くしないで、ボア入子に軸方向に対向する型(固定型)
3aの方に湯まわり路13を、全周にわたって、形成す
る。湯まわり路13の一部は、図8に示すように溝とな
っていてもよい。本発明の第2実施例の作用について
は、ボア入子1に軸方向に対向する型3aに湯まわり路
13を形成したため、突起11の長手方向先端の先方に
湯まわり路13が確保され、隙間8のうち突起11で区
分された複数の部分の全部分(図17の部分18aは勿
論のこと部分18bにも)に溶湯5を供給することがで
きる。
【0018】本発明の第3実施例では、図9および図1
0に示すように、湯まわり路13を、各突起11の軸方
向長さを短くしないで、ボア入子1の軸方向長さを短く
することにより、ボア入子の軸方向端面1bと固定側3
aとの間に、厚さを有し円形状のスペースを形成し、こ
のスペースを湯まわり路13とする。本発明の第3実施
例の作用については、ボア入子1とそれに軸方向に対向
する型3aとの間に湯まわり路13を形成したため、溶
湯5は、隙間8のうち突起11で区分された複数の部分
のうちキャビティ4のジャーナル部4aに直接連通する
部分8a(図17の部分8aに対応)を流れ、その部分
8aから湯まわり路13に入り、さらに湯まわり路13
から、隙間8のうちジャーナル部4aに直接連通しない
部分8b(図17の部分8bに対応)に流れので、隙間
8の全部分(図17の部分18aは勿論のこと部分18
bにも)に溶湯5を供給することができる。溶湯が凝固
後、湯まわり路13で凝固している部分は、シリンダボ
ア内径加工時に除去されるが、ボア加工と同じ加工工程
で除去できるので、加工が容易である。
0に示すように、湯まわり路13を、各突起11の軸方
向長さを短くしないで、ボア入子1の軸方向長さを短く
することにより、ボア入子の軸方向端面1bと固定側3
aとの間に、厚さを有し円形状のスペースを形成し、こ
のスペースを湯まわり路13とする。本発明の第3実施
例の作用については、ボア入子1とそれに軸方向に対向
する型3aとの間に湯まわり路13を形成したため、溶
湯5は、隙間8のうち突起11で区分された複数の部分
のうちキャビティ4のジャーナル部4aに直接連通する
部分8a(図17の部分8aに対応)を流れ、その部分
8aから湯まわり路13に入り、さらに湯まわり路13
から、隙間8のうちジャーナル部4aに直接連通しない
部分8b(図17の部分8bに対応)に流れので、隙間
8の全部分(図17の部分18aは勿論のこと部分18
bにも)に溶湯5を供給することができる。溶湯が凝固
後、湯まわり路13で凝固している部分は、シリンダボ
ア内径加工時に除去されるが、ボア加工と同じ加工工程
で除去できるので、加工が容易である。
【0019】
【発明の効果】請求項1のシリンダブロックの製造方法
によれば、湯まわり路を設けたので、湯まわり路を通っ
て溶湯が全周にまわり、突起で区分された隙間の全部分
に流入することができる。請求項2のシリンダブロック
の製造方法によれば、突起の軸方向長さをボア入子より
短くすることにより湯まわり路を形成することができ
る。請求項3のシリンダブロックの製造方法によれば、
突起の軸方向長さはそのままで、ボア入子と対向する型
の肩を切欠くことにより湯まわり路を形成することがで
きる。請求項4のシリンダブロックの製造方法によれ
ば、突起の軸方向長さはそのままで、ボア入子を短くす
ることによりボア入子先端に湯まわり路を形成すること
ができる。
によれば、湯まわり路を設けたので、湯まわり路を通っ
て溶湯が全周にまわり、突起で区分された隙間の全部分
に流入することができる。請求項2のシリンダブロック
の製造方法によれば、突起の軸方向長さをボア入子より
短くすることにより湯まわり路を形成することができ
る。請求項3のシリンダブロックの製造方法によれば、
突起の軸方向長さはそのままで、ボア入子と対向する型
の肩を切欠くことにより湯まわり路を形成することがで
きる。請求項4のシリンダブロックの製造方法によれ
ば、突起の軸方向長さはそのままで、ボア入子を短くす
ることによりボア入子先端に湯まわり路を形成すること
ができる。
【図1】本発明の第1実施例のシリンダブロックの製造
方法を実施している状態の平面図である。なお、図1は
本発明の第2、第3実施例にも適用可能される。
方法を実施している状態の平面図である。なお、図1は
本発明の第2、第3実施例にも適用可能される。
【図2】図1のA−A線に沿う1シリンダボア分の断面
図である。
図である。
【図3】図2のB−B断面図である。
【図4】本発明の第1実施例のシリンダブロックの製造
方法の割れ発生と突起長さとの関係を示すグラフであ
る。
方法の割れ発生と突起長さとの関係を示すグラフであ
る。
【図5】図2で突起をその高さ方向の一部のみをボア入
子先端から後退させた場合の図2と同じ部分の断面図で
ある。
子先端から後退させた場合の図2と同じ部分の断面図で
ある。
【図6】図5のB−B断面図である。
【図7】本発明の第2実施例の方法を実施する装置の、
図1のA−A線に沿う1シリンダボア分の、断面図であ
る。
図1のA−A線に沿う1シリンダボア分の、断面図であ
る。
【図8】本発明の第2実施例の方法を実施する装置の、
図1のC−C線に沿う、断面図である。
図1のC−C線に沿う、断面図である。
【図9】本発明の第3実施例の方法を実施する装置の、
図1のA−A線に沿う1シリンダボア分の、断面図であ
る。
図1のA−A線に沿う1シリンダボア分の、断面図であ
る。
【図10】本発明の第3実施例の方法を実施する装置
の、図1のC−C線に沿う、断面図である。
の、図1のC−C線に沿う、断面図である。
【図11】従来のシリンダブロックの製造方法を実施す
る装置の断面図である。
る装置の断面図である。
【図12】従来方法におけるボア入子と成形体の断面図
である。
である。
【図13】従来方法における成形体の圧縮剪断を示す成
形体の一部の断面図である。
形体の一部の断面図である。
【図14】従来方法における成形体の周方向割れを示す
成形体の一部の断面図である。
成形体の一部の断面図である。
【図15】従来方法における成形体の周方向割れ部か加
工時に露出した状態を示す成形体の一部の斜視図であ
る。
工時に露出した状態を示す成形体の一部の斜視図であ
る。
【図16】従来方法に成形体の潰れを示すシリンダブロ
ックの一部の断面図である。
ックの一部の断面図である。
【図17】先願(特願平9−143996号)で湯まわ
り対策を講じなければ生じるであろう問題点を説明する
ための、シリンダブロックの製造方法を実施する装置の
平面図である。
り対策を講じなければ生じるであろう問題点を説明する
ための、シリンダブロックの製造方法を実施する装置の
平面図である。
【図18】図17のA−A線に沿う1シリンダボア分の
断面図である。
断面図である。
【図19】図17の1シリンダボア分の(成形体が破損
を生じた場合の)平面図である。
を生じた場合の)平面図である。
1 ボア入子 1a ボア入子外周面 1b ボア入子先端面 2 成形体 2a 成形体内周面 3 型 3a 固定型 3b 可動型 4 キャビティ 4a ジャーナル部 5 溶湯 8 隙間 8a ジャーナル部に直接連通する部分 8b ジャーナル部に直接連通しない部分 11 突起 13 湯まわり路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤根 学 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山崎 彦人 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 清水 益雄 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 内周面を有する成形体を、外周面に軸方
向に延びる複数の突起を有するボア入子の前記外周面と
前記成形体の前記内周面との間に溶湯が導かれる隙間が
形成されるように、キャビティに配置する第1の工程
と、 前記キャビィに溶湯を注湯し前記成形体の内周面と外周
面とから前記成形体に溶湯を含浸させ前記成形体を複合
化させる第2の工程と、からなるシリンダブロックの製
造方法であって、 前記第1の工程で前記突起の長手方向端部に、前記第2
の工程で注湯される溶湯を、前記突起によって複数の部
分に区分された前記隙間の全部分にまわす湯まわり路を
設けておく、シリンダブロックの製造方法。 - 【請求項2】 前記湯まわり路を、各突起の軸方向端部
の突起高さ方向の少なくとも一部を前記ボア入子の軸方
向端面より後退させることにより形成しておく請求項1
記載のシリンダブロックの製造方法。 - 【請求項3】 前記湯まわり路を、各突起の軸方向端部
をボア入子の軸方向端面に合わせたまま、前記ボア入子
に軸方向に対向する型の前記突起に軸方向に対向する部
分を全周にわたって切欠くことにより形成しておく請求
項1記載のシリンダブロックの製造方法。 - 【請求項4】 前記湯まわり路が、ボア入子の軸方向端
面を各突起の軸方向端部より後退させてボア入子軸方向
端面とボア入子と軸方向に対向する型との間に形成され
るスペースを含むように、前記湯まわり路を形成してお
く請求項1記載のシリンダブロックの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15320797A JPH11754A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | シリンダブロックの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15320797A JPH11754A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | シリンダブロックの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11754A true JPH11754A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15557395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15320797A Pending JPH11754A (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | シリンダブロックの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11754A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4679294A (en) * | 1982-07-09 | 1987-07-14 | Lomax Donald P | Method for making a trimetallic cylinder |
-
1997
- 1997-06-11 JP JP15320797A patent/JPH11754A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4679294A (en) * | 1982-07-09 | 1987-07-14 | Lomax Donald P | Method for making a trimetallic cylinder |
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