JP5185178B2 - Mmcシリンダーライナー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
1)まず強化材となる金属/セラミクス繊維を固めて、円管形をなす多孔質の強化材成形体50を形成し、図10(1)に示すように、その強化材成形体50を可動型51に設けられた略円筒形の中子52に外嵌する。
2)図10(2)に示すように、可動型51を固定型53に向けて移動させる。このときの強化材成形体50の外周には、略円管形状のキャビティ54が形成される。
3)図10(3)に示すように、固定型53に設けられた湯口55からキャビティ54にAl−Si系合金の溶湯を加圧供給し、強化材成形体50に溶湯を含浸させる。
4)凝固したAl−Si系合金を取り出すことで、金属基複合材料からなるライナー内周部56と、Al−Si系合金からなるライナー外周部57とを有する図10(4)に示すようなMMCシリンダーライナーが製造される。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、強化材成形体にAl−Si系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部と、前記Al−Si系合金からなるライナー外周部とを有するMMCシリンダーライナーであって、前記ライナー内周部の前記強化材成形体に含浸された前記Al−Si系合金のSi濃度と前記ライナー外周部の前記Al−Si系合金のSi濃度とが異ならされてなることをその要旨としている。
また上記課題を解決するため、MMCシリンダーライナーの製造方法としての請求項8に記載の発明は、略円筒形状の中子に外嵌された略円管形状の強化材成形体を外嵌するとともに、その強化材成形体の外周に略円管形状のキャビティが形成されるように金型を形成し、その金型の軸方向の一端に設けられた湯口よりAl−Si系合金の溶湯を供給することで、前記強化材成形体に前記Al−Si系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部と、前記Al−Si系合金からなるライナー外周部とを有するMMCシリンダーライナーを製造する方法であって、前記キャビティへの充填完了の直前に溶湯の供給速度を高くすることをその要旨としている。
以下、本発明のMMCシリンダーライナー及びその製造方法を具体化した第1の実施の形態を、図1〜図8を参照して詳細に説明する。まず図1〜図3を参照して、本実施の形態のMMCシリンダーライナーの構造について説明する。
図4は、MMCシリンダーライナー10の鋳造に係るダイカスト装置の側部断面構造を、図5は、図4のV−V線に沿った同ダイカスト装置の平面断面構造をそれぞれ示している。これらの図に示されるように、ダイカスト装置は大きくは、4つの金型、すなわち固定型20、左右2つのサイド可動型21、22及び可動中子型23により構成されている。図5に示すように、サイド可動型21、22は、固定型20に対して図中上下方向に、可動中子型23は、固定型20に対して図中左右方向にそれぞれ進退可能とされている。
(1)本実施の形態のMMCシリンダーライナー10は、強化材成形体25にAl−Si系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部11と、Al−Si系合金からなるライナー外周部12とを有している。そしてこうしたMMCシリンダーライナー10にあって、ライナー内周部11の強化材成形体25に含浸されたAl−Si系合金のSi濃度と、ライナー外周部12のAl−Si系合金のSi濃度とを異ならせるようにしている。より具体的には、ライナー外周部12のAl−Si系合金が融点の低い亜共晶組成となるように、ライナー外周部12のAl−Si系合金のSi濃度を「8〜12%」とし、ライナー内周部11の強化材成形体25に含浸されたAl−Si系合金のSi濃度を「6〜10%」とするようにしている。こうしたMMCシリンダーライナー10では、そのライナー外周部12が融点の低い亜共晶組成となるため、シリンダーブロック本体32への鋳込みに際して高い融着性を確保することができる。またピストン摺動面となるライナー内周部11のSi濃度が「6〜10%」と低くされており、硬いSi成分が少なくことから、ライナー内周面の相手攻撃性が低減されて、ライナー内周部11に摺動されるピストンリングやピストンスカートの摩耗を抑制することができるようになる。したがって本実施の形態のMMCシリンダーライナー10によれば、ピストン摺動面に必要とされる機械的特性と、鋳込み時の融着性との両立を図ることができるようになる。
続いて、本発明のMMCシリンダーライナー及びその製造方法を具体化した第2の実施の形態を、図9を併せ参照して、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
(6)本実施の形態のMMCシリンダーライナーでは、ライナー外周部のAl−Si系合金が融点の低い亜共晶組成となるように、ライナー外周部のAl−Si系合金のSi濃度を「8〜12%」とし、ライナー内周部の強化材成形体に含浸されたAl−Si系合金のSi濃度を「12〜16%」とするようにしている。こうしたMMCシリンダーライナーでは、そのライナー外周部が融点の低い亜共晶組成となるため、シリンダーブロック本体への鋳込みに際して高い融着性を確保することができる。またピストン摺動面となるライナー内周部のSi濃度が「12〜16%」と高くされており、合金中のSi成分により合金自体の強度が高まるため、使用する強化材を減量することができるようになる。
・上記実施の形態では、湯口29の設けられた側の端部からその反対側の端部に向うにつれてキャビティ28の外径を徐々に拡径すること、及び湯口29の設けられた側の端部からその反対側の端部に向うにつれて強化材成形体25の厚みを徐々に厚くすることにより、湯口29から離れた部位での溶湯の冷却を抑え、組成の均一化を図るようにしていた。もっとも、金型の加熱などにより、湯口29から離れた部位での溶湯の冷却が問題とならないような場合には、キャビティ28や強化材成形体25の形状は、上記のものに限らず、任意の形状を採用することができる。
Claims (13)
- 強化材成形体にAl−Si系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部と、前記Al−Si系合金からなるライナー外周部とを有するMMCシリンダーライナーであって、
前記ライナー内周部の前記強化材成形体に含浸された前記Al−Si系合金のSi濃度と前記ライナー外周部の前記Al−Si系合金のSi濃度とが異ならされてなる
ことを特徴とするMMCシリンダーライナー。 - 前記ライナー外周部の前記Al−Si系合金のSi濃度は、該ライナー外周部のAl−Si系合金が亜共晶組成となるように設定されてなる
請求項1に記載のMMCシリンダーライナー。 - 前記ライナー外周部の前記Al−Si系合金のSi濃度を「8〜12%」とした
請求項1に記載のMMCシリンダーライナー。 - 前記ライナー内周部の前記強化材成形体に含浸された前記Al−Si系合金のSi濃度を「6〜10%」とした
請求項2又は3に記載のMMCシリンダーライナー。 - 前記ライナー内周部の前記強化材成形体に含浸された前記Al−Si系合金のSi濃度を「12〜16%」とした
請求項2又は3に記載のMMCシリンダーライナー。 - 当該MMCシリンダーライナーは、前記Al−Si系合金の鋳造に際して、金型のキャビティへの充填完了の直前に溶湯の供給速度を高くして製造されてなる
請求項1〜5のいずれか1項に記載のMMCシリンダーライナー。 - 高める前の溶湯の供給速度を「20〜40cm/s」とし、高めた後の溶湯の供給速度を「0.5〜4m/s」とした
請求項6に記載のMMCシリンダーライナー。 - 略円筒形状の中子に外嵌された略円管形状の強化材成形体を外嵌するとともに、その強化材成形体の外周に略円管形状のキャビティが形成されるように金型を形成し、その金型の軸方向の一端に設けられた湯口よりAl−Si系合金の溶湯を供給することで、前記強化材成形体に前記Al−Si系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部と、前記Al−Si系合金からなるライナー外周部とを有するMMCシリンダーライナーを製造する方法であって、
前記キャビティへの充填完了の直前に溶湯の供給速度を高くする
ことを特徴とするMMCシリンダーライナーの製造方法。 - 高める前の溶湯の供給速度を「20〜40cm/s」とし、高めた後の溶湯の供給速度を「0.5〜4m/s」とした
請求項8に記載のMMCシリンダーライナーの製造方法。 - 前記溶湯のSi濃度を「6〜12%」とした
請求項8又は9に記載のMMCシリンダーライナーの製造方法。 - 前記溶湯のSi濃度を「12〜16%」とした
請求項8又は9に記載のMMCシリンダーライナーの製造方法。 - 前記キャビティの外径を、前記湯口側の端部からその反対側の端部に向うにつれ、徐々に拡径するようにした
請求項8〜11のいずれか1項に記載のMMCシリンダーライナーの製造方法。 - 前記強化材成形体の厚みを、前記湯口側の端部からその反対側の端部に向うにつれ、徐々に厚くするようにした
請求項8〜12のいずれか1項に記載のMMCシリンダーライナーの製造方法。
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