JP6358276B2

JP6358276B2 - シリンダブロックの製造方法

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Publication number: JP6358276B2
Application number: JP2016036135A
Authority: JP
Inventors: 右山本; 内田　圭亮; 圭亮内田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2018-07-18
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: US20170248098A1; JP2017150452A

Description

この発明はシリンダブロックの製造方法に関し、より詳細には、セミクローズドデッキ型のシリンダブロックの製造方法に関する。

エンジンのシリンダブロックは一般に、ピストンが挿入されるシリンダ壁と、ウォータージャケットを介してこのシリンダ壁を囲む外壁と、を備えており、このウォータージャケットのトップデッキの位置での開口状態によって３つの型に分類される。具体的に、シリンダブロックは、ウォータージャケットがトップデッキの位置で開口するオープンデッキ型と、ウォータージャケットがトップデッキの位置で閉塞されたクローズドデッキ型と、ウォータージャケットの一部がトップデッキの位置で閉塞されたセミクローズドデッキ型と、に分類される。

特開平１１−２３６８５０号公報には、オープンデッキ型のシリンダブロック素材を加工してクローズドデッキ型のシリンダブロックを製造する方法が開示されている。この方法では、シリンダブロック素材に形成されたウォータージャケットのトップデッキにおける開口部に、この開口部の形状と略同一の形状を有する蓋材を挿入し、その後、蓋材の上面に高い圧力を加えて蓋材を塑性変形させている。蓋材が塑性変形することでシリンダ壁と蓋材の間の隙間、および、外壁と蓋材の間の隙間が埋まることから、蓋材によって開口部が閉塞されたクローズドデッキ型のシリンダブロックを得ることができる。

特開平３−２５３７５３号公報には、オープンデッキ型のシリンダブロック素材を加工してセミクローズドデッキ型のシリンダブロックを製造する方法が開示されている。この方法では、アルミダイキャスト製のシリンダブロック素材に形成されたウォータージャケットのトップデッキにおける開口部の所定位置にデッキ補強片を挿入し、その後、デッキ補強片のシリンダ壁側の一端をシリンダ壁に合わせると共に、デッキ補強片の外壁側の一端と外壁の間の隙間の周囲に高エネルギービームを照射して、この隙間の周囲のデッキ補強片と外壁を溶融させている。デッキ補強片と外壁が溶融することで両者が混ざり合い、これらの間の隙間が埋まることから、デッキ補強片よって開口部の一部が閉塞されたセミクローズドデッキ型のシリンダブロックを得ることができる。

特開平１１−２３６８５０号公報特開平３−２５３７５３号公報

特開平３−２５３７５３号公報では、シリンダ壁を溶融させなかった理由として、アルミダイキャスト製のシリンダブロック素材の溶融時に形成されるブローホール（気泡欠陥）を挙げており、ブローホールが形成されることでデッキ補強片とシリンダ壁との接合性が低下すると述べている。しかしそうであるならば、高エネルギービームの照射によって外壁を溶融させるのは得策でなく、他の手法によってデッキ補強片と外壁の間の隙間を埋めるべきであることは明らかである。この点、特開平１１−２３６８５０号公報の圧入手法は、シリンダブロック素材の溶融を伴う手法ではない。故に、この圧入手法をアルミダイキャスト製のシリンダブロック素材に適用すれば、ブローホールの形成を抑えつつ、開口部の一部をデッキ補強片で閉塞させることができる。

しかし、上記蓋材の形状が開口部の形状と略同一であることから理解できるように、上記圧入手法をアルミダイキャスト製のシリンダブロック素材に適用する場合は、デッキ補強片のシリンダ径方向の幅を、開口部のシリンダ径方向の幅とある程度等しくしておくことが要求される。故に、開口部に挿入するデッキ補強片の寸法公差を厳しくする必要があり、デッキ補強片の加工分だけ製造コストが上昇してしまう。一方、このような加工を省略すべく開口部のシリンダ径方向の幅に余裕を持たせた場合は、デッキ補強片の上面に高い圧力を加えて塑性変形させたとしても、シリンダ壁または外壁とデッキ補強片の間の隙間が埋まらない可能性がある。そうすると、デッキ補強片による開口部の閉塞が不十分となるので、このような閉塞状態のセミクローズドデッキ型のシリンダブロックをエンジンに適用したときに、シリンダ壁が変形してしまうおそれがある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリンダ壁と外壁の間を強固に繋ぐことのできるセミクローズドデッキ型のシリンダブロックの製造方法を提供することにある。

本発明に係るシリンダブロックの製造方法は、ピストンが挿入されるシリンダ壁と、ウォータージャケットを介して前記シリンダ壁を囲む外壁と、前記シリンダ壁と前記外壁の間を繋いで前記ウォータージャケットの一部をトップデッキの位置で閉塞するブリッジと、を備えるセミクローズドデッキ型のシリンダブロックの製造方法であり、押し当て工程と、保持工程と、接合工程と、引き離し工程とを備えている。前記押し当て工程は、前記トップデッキにおける前記ウォータージャケットの開口部に設置したブリッジ材の上面の中央部に、シリンダ軸と平行な軸を回転中心として回転する摩擦撹拌接合ツールのプローブを押し当てる工程である。前記保持工程は、前記プローブの押し当てによって拡大する前記ブリッジ材の側面が、前記シリンダ壁および前記外壁の両方に当接するまでの所定時間に亘って、前記中央部に前記プローブを押し当てる状態を保持する工程である。前記接合工程は、前記所定時間の経過後、前記プローブを前記上面に押し当てながら、前記シリンダ壁または前記外壁に至るまで前記プローブの位置を移動して、前記プローブの移動先の前記シリンダ壁または前記外壁と前記ブリッジ材とを摩擦撹拌接合する工程である。前記引き離し工程は、前記接合工程の後、前記トップデッキから前記プローブを引き離す工程である。

前記押し当て工程において前記中央部に前記プローブを押し当てることで、前記シリンダ壁側と前記外壁側の両方に前記ブリッジ材が拡大する。前記保持工程において前記中央部に前記プローブを押し当てる状態を上記所定時間に亘って保持することで、前記ブリッジ材の側面が前記シリンダ壁および前記外壁の両方に当接し、これらの壁と前記ブリッジ材の側面の隙間が部分的に埋まる。前記接合工程において、前記プローブを前記上面に押し当てながら前記シリンダ壁または前記外壁に至るまで前記プローブの位置を移動して、前記プローブの移動先の前記シリンダ壁または前記外壁と前記ブリッジ材を摩擦撹拌接合することで、前記プローブの移動先の壁と前記ブリッジ材が混ざり合って強固に繋がれる。前記引き離し工程において前記トップデッキから前記プローブを引き離すことで、前記プローブによる摩擦撹拌接合が終了する。

本発明に係るシリンダブロックの製造方法では、前記ブリッジ材の設置箇所における前記外壁のシリンダ径方向の厚さと、前記シリンダ壁のシリンダ径方向の厚さとが異なる場合、前記接合工程における前記プローブの移動先を前記シリンダ径方向の厚さが厚い側の壁とすることが好ましい。

前記ブリッジ材の設置箇所における前記外壁のシリンダ径方向の厚さと、前記シリンダ壁のシリンダ径方向の厚さとが異なる場合、前記接合工程における前記プローブの移動先を前記シリンダ径方向の厚さが厚い側の壁とすることで、前記プローブの移動先を前記シリンダ径方向の厚さが薄い側の壁とする場合に比べて、摩擦撹拌接合の安定性が高まる。

本発明に係るシリンダブロックの製造方法は、前記接合工程と前記引き離し工程との間に、前記プローブを前記上面に押し当てながら、前記プローブの押し当てによって拡大する前の前記ブリッジ材のシリンダ径方向の両側面よりも内側に至るまで前記プローブの位置を戻す位置戻し工程を更に備えることが好ましい。

前記位置戻し工程において前記プローブを前記上面に押し当てながら、前記プローブの押し当てによって拡大する前の前記ブリッジ材のシリンダ径方向の両側面よりも内側に至るまで前記プローブの位置を戻すことで、前記引き離し工程において前記トップデッキから前記プローブを引き離す際に形成されるプローブ痕が、前記プローブの押し当てによって拡大する前の前記ブリッジ材のシリンダ径方向の両側面よりも内側に形成される。

本発明に係るシリンダブロックの製造方法によれば、シリンダ壁と外壁の間が強固に繋がったセミクローズドデッキ型のシリンダブロックを得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るシリンダブロックの製造方法の流れを説明するための図である。図１のステップ１に示したシリンダブロック素材の構成を説明するための図である。図１に示したステップ１におけるブリッジ材の設置例を説明するための図である。摩擦撹拌接合ツールの使用時の問題点を説明するための図である。図１に示した製造方法の比較例としてのシリンダブロックの製造方法の流れを説明するための図である。本発明の実施の形態２に係るシリンダブロックの製造方法の流れを説明するための図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
先ず、図１乃至図５を参照して、本発明の実施の形態１に係るセミクローズドデッキ型のエンジンのシリンダブロックの製造方法を説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る製造方法の流れを説明するための図である。図１に示すように、本実施の形態に係る製造方法では先ず、シリンダブロック素材１０に形成されたウォータージャケット１２の開口部１４に円柱状のブリッジ材２０を設置すると共に、このブリッジ材２０の上面２０ａの中央部に、シリンダ軸と平行な軸を回転中心として回転する摩擦撹拌接合ツール（以下、「ＦＳＷツール」ともいう。）３０のプローブ３２を押し当てる（ステップ１）。

図２は、図１のステップ１に示したシリンダブロック素材の構成を説明するための図である。図２に示すシリンダブロック素材１０は、金型鋳造法のひとつであるアルミダイキャスト法により製造された直列４気筒型エンジンである（但し、気筒の数および配列はこれに限定されない）。アルミダイキャスト法では、鋳造品の寸法精度を高くできるだけでなく、素材の選択により鋳造品の強度を高めることができる。そのため、アルミダイキャスト製のシリンダブロックは、高出力化のために筒内圧が高くなるエンジンに採用することができ、同時に、一定の強度と剛性が担保される限りにおいてその壁を薄くしてこのようなエンジンを軽量化することもできる。

図２に示すシリンダブロック素材１０は、ピストン（不図示）が挿入されるシリンダ壁１６と、ウォータージャケット１２を介してシリンダ壁１６を囲む外壁１８と、を備えている。ウォータージャケット１２の開口部１４は、シリンダブロック素材１０のトップデッキ１０ａに形成されており、開口部１４のシリンダ径方向における幅Ｗ_１４は、ウォータージャケット１２のシリンダ径方向における幅Ｗ_１２よりも広く形成されている。また、図２に示すように、開口部１４の位置でのシリンダ壁１６のシリンダ径方向における厚さＴ_１６は、外壁１８のシリンダ径方向における厚さＴ_１８よりも薄く形成されている。

図１のステップ１において開口部１４に設置されるブリッジ材２０のシリンダ径方向における幅Ｗ_２０は、幅Ｗ_１２よりも広く、尚且つ、幅Ｗ_１４よりも狭く形成されている。そのため、ステップ１においてブリッジ材２０が開口部１４からウォータージャケット１２内に入り込むことはないものの、シリンダ径方向においてシリンダ壁１６または外壁１８と、ブリッジ材２０の側面との間に隙間が生じることになる。なお、図１においては、ブリッジ材２０のシリンダ軸方向における高さＨ_２０が、開口部１４のシリンダ軸方向における高さＨ_１４と略同じ高さとして描かれているが、この高さＨ_２０に限定はなく、高さＨ_２０が高さＨ_１４より低くてもよく、高さＨ_１４より高くてもよい。

図３は、図１に示したステップ１におけるブリッジ材の設置例を説明するための図である。図３には、図２に示したシリンダブロック素材１０の長手方向の一端が描かれている。この図に示すように、ブリッジ材２０は開口部１４（またはウォータージャケット１２）に沿って概ね等間隔に合計７個設置されている（但し、ブリッジ材２０の設置数および設置箇所はこれに限定されない）。なお、図３に示すシリンダ径方向の線Ａ−Ａによってウォータージャケット１２の周辺のシリンダブロック素材１０をシリンダ軸方向に切断したときの断面が、図１に相当している。

図１のステップ１に示すプローブ３２のシリンダ径方向における幅Ｗ_３２は、幅Ｗ_２０よりも狭く、更には、幅Ｗ_１２よりも狭く形成されている。そのため、ステップ１において上面２０ａの中央部に押し当てると、この中央部にプローブ３２が徐々に入り込む。当然ながら、このステップ１の段階において、シリンダ壁１６や外壁１８とブリッジ材２０が混ざり合うことはない。なお、図１においては、ＦＳＷツール３０のシリンダ径方向における幅Ｗ_３０が、幅Ｗ_１２と略同じ幅として描かれているが、この幅Ｗ_３０に限定はなく、幅Ｗ_３０が幅Ｗ_１２よりも狭くてもよく、幅Ｗ_１２よりも広くてもよい。幅Ｗ_３０が幅Ｗ_２０よりも広くてもよい。

本実施の形態に係る製造方法では、ステップ１に続き、所定時間に亘って、上面２０ａの中央部にプローブ３２を押し当てる状態を保持する（ステップ２）。

プローブ３２が回転していることから、ステップ２において上面２０ａの中央部にプローブ３２を押し当てる状態を保持すると、両者の摩擦により発生した熱（摩擦熱）によって中央部が軟化し、この中央部から外側に向かってブリッジ材２０の上部が拡大する。図１のステップ２に示すように、シリンダ径方向においては、ブリッジ材２０の側面のうちの上面２０ａに近い部分が、シリンダ壁１６や外壁１８に向かって移動する。そして、上面２０ａに近いブリッジ材２０の側面がシリンダ壁１６や外壁１８に当接することで、ブリッジ材２０の側面とシリンダ壁１６の間の隙間、および、ブリッジ材２０の側面と外壁１８の間の隙間が部分的に埋まる。なお、ステップ１同様、このステップ２の段階においても、シリンダ壁１６や外壁１８とブリッジ材２０が混ざり合うことはない。

本実施の形態に係る製造方法では、ブリッジ材２０の側面がシリンダ壁１６と外壁１８の両方に当接するまでの時間を上記所定時間を事前に設定している。ブリッジ材２０の上部の拡大速度は、ブリッジ材２０の組成および形状、ＦＳＷツール３０の回転速度、プローブ３２の形状等で変わることから、上記所定時間は、これらの点を考慮して設定される。なお、上記所定時間は、ブリッジ材２０の側面のうちの一部のみがシリンダ壁１６と外壁１８の両方に当接するまでの時間に設定してもよく、この側面の大部分がシリンダ壁１６と外壁１８の両方に当接するまでの時間に設定してもよい。但し、プローブ３２の押し当て時間が長くなるほど、トップデッキ１０ａよりも上方にブリッジ材２０の上部が盛り上がり易くなるので、上記所定時間は、この点も考慮して最適な時間に設定することが望ましい。

本実施の形態に係る製造方法では、ステップ２に続き、プローブ３２を上面２０ａに押し当てながら、上面２０ａの中央部から外壁１８に至るまでＦＳＷツール３０（プローブ３２）の位置を移動して、外壁１８とブリッジ材２０を摩擦撹拌接合し、その後、トップデッキ１０ａからプローブ３２を引き離す（ステップ３）。

プローブ３２が回転していることから、ステップ３においてプローブ３２を上面２０ａに押し当てながら上面２０ａの中央部から外壁１８に至るまでＦＳＷツール３０の位置を移動させると、上面２０ａの領域においては摩擦熱によって軟化する領域が拡大する。また、ステップ２において外壁１８との間の隙間を埋めていたブリッジ材２０の上部も軟化する。また、外壁１８においては、ブリッジ材２０の側面と対向する面側から軟化が始まる。外壁１８とブリッジ材２０の軟化部分同士がプローブ３２の回転によって撹拌されることで両者が混ざり合い、接合される。その後、この接合部分からプローブ３２を上方に引き抜いて、トップデッキ１０ａからプローブ３２を引き離す。

アルミダイキャスト製のシリンダブロックは、ダイキャストの際に巻き込んだガスを含むことがあり、シリンダブロックが溶融するとこのガスが膨張してシリンダブロック内にブローホールを形成するという難点がある。従って、ステップ３の接合に際して外壁１８を溶融させることは、接合性の担保の観点から望ましくない。この点、ＦＳＷツール３０によれば、摩擦熱によって外壁１８を軟化させる程度に留めることができるので、外壁１８を溶融させることなくブリッジ材２０と混ぜ合わせて、ブリッジ材２０と外壁１８を強固に繋ぐことができる。

なお、ＦＳＷツール３０の使用時の問題としてバリの発生がある。図４に示すように、ステップ３の後には、プローブ３２が通過した面にバリ２０ｂが残るため、このバリ２０ｂを除去する工程が必要となってくる。しかし、この図の右方に示すように、トップデッキ１０ａはシリンダヘッドと合わせるための機械加工（切削加工）を行うのが一般的であることから、この機械加工の際にバリ２０ｂも一緒に除去すればよい。つまり、バリ２０ｂの除去のみを目的とした工程の追加は不要である。なお、この機械加工に伴い上面２０ａが削られることで、トップデッキ１０ａと連続面を構成し、尚且つ、シリンダ壁１６と外壁１８を繋いで開口部１４の一部を閉塞するブリッジが形成される。

図５を参照して、本実施の形態に係る製造方法の効果を説明する。図５には、図１に示した製造方法の比較例としてのシリンダブロックの製造方法の流れが示されている。図５に示す製造方法の各工程（ステップ１’〜ステップ３’）は、図１に示した製造方法の各工程（ステップ１〜ステップ３）と次の点で異なる。先ず、図５のステップ１’では、プローブ３２の押し当て位置がブリッジ材２０の側面と外壁１８の間の隙間である点で、図５のステップ１’と図１のステップ１は異なる。また、図５のステップ２’も同様であり、プローブ３２の押し当て状態を保持する位置がブリッジ材２０の側面と外壁１８の間の隙間である点で、図５のステップ２’と図１のステップ２は異なる。また、図５のステップ３’では、ＦＳＷツール３０の横方向の移動が行われない点で、図５のステップ３’と図１のステップ３は異なる。

ブリッジ材２０の側面と外壁１８の間の隙間にプローブ３２を押し当てれば、外壁１８とブリッジ材２０を同時に軟化させて両者を混ぜ合わせることができる。しかし、図１のステップ１で説明したように幅Ｗ_２０は幅Ｗ_１４よりも狭いことから、図５のステップ１’においてブリッジ材２０の側面をシリンダ壁１６に寄せて設置した場合には、ブリッジ材２０の側面と外壁１８の間の隙間が広くなることが予想される。そうすると、ステップ２’において外壁１８とブリッジ材２０を混ぜ合わせたとしても、隙間が埋まりきらない可能性がある。また、図５のステップ１’においてブリッジ材２０の側面をシリンダ壁１６と合わせて設置したとしても、両者の間に僅かな隙間が残る可能性があることから、この隙間を埋めるために、外壁１８側で行ったステップ２’，ステップ３’と同様の処理を、シリンダ壁１６側でも行う必要が生じるという問題もある。

この点、本実施の形態に係る製造方法によれば、図１のステップ１において上面２０ａの中央部にプローブ３２を押し当てるので、シリンダ壁１６側と外壁１８側の両方にブリッジ材２０の上部を拡大させることができる。また、図１のステップ２において上面２０ａの中央部にプローブ３２を押し当てる状態を上記所定時間に亘って保持するので、ブリッジ材２０の側面をシリンダ壁１６と外壁１８の両方に当接させて、ブリッジ材２０の側面とシリンダ壁１６の間の隙間、および、ブリッジ材２０の側面と外壁１８の間の隙間を部分的に埋めることができる。また、図１のステップ３においてプローブ３２を上面２０ａに押し当てながら、上面２０ａの中央部から外壁１８に至るまでＦＳＷツール３０の位置を移動するので、外壁１８とブリッジ材２０を混ぜ合わせて、ブリッジ材２０と外壁１８を強固に繋ぐことができる。従って、シリンダ壁１６と外壁１８の間がブリッジ材２０によって強固に繋がれたシリンダブロックを得ることができる。

ところで、上記実施の形態１では、ステップ３において上面２０ａの中央部から外壁１８までＦＳＷツール３０の位置を移動した。この理由は、図２で説明したシリンダ壁１６と外壁１８のシリンダ径方向における壁厚の関係（厚さＴ_１８＞厚さＴ_１６）に基づくものであり、相対的に厚い外壁１８の方が摩擦撹拌接合の安定性を高めることができるからである。但し、この壁厚の関係が逆転したシリンダブロックでは、外壁ではなくシリンダ壁とブリッジ材を摩擦撹拌接合することが望ましいことは言うまでもない。このようなシリンダブロック素材に上記実施の形態１に係る製造方法を適用する場合は、図１のステップ３において外壁１８の代わりにシリンダ壁１６に至るまで、ＦＳＷツール３０の位置を移動すればよい。

なお、シリンダ壁１６のシリンダ径方向における厚さと、外壁１８のシリンダ径方向における厚さとが等しい場合、または、両者の壁厚に関係なくブリッジ材２０とこれらの壁の摩擦撹拌接合の安定性が十分に担保できるような場合には、図１のステップ３において外壁１８の代わりにシリンダ壁１６に至るまで、ＦＳＷツール３０の位置を移動してもよい。なお、ここで述べた変形例については、後述する本発明の実施の形態２に係る製造方法においても同様に適用できる。

実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２に係るセミクローズドデッキ型のエンジンのシリンダブロックの製造方法を説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る製造方法の流れを説明するための図である。図６に示すように、本実施の形態に係る製造方法では、ステップ１，ステップ２の工程を行う。これらの工程は、図１のステップ１，ステップ２と同一である。

本実施の形態に係る製造方法では、ステップ２に続き、プローブ３２を上面２０ａに押し当てながら、上面２０ａの中央部から外壁１８に至るまでＦＳＷツール３０の位置をシリンダ径方向に移動して、外壁１８とブリッジ材２０を摩擦撹拌接合する（ステップ３）。また、ステップ３に続き、外壁１８から上面２０ａの中央部までＦＳＷツール３０の位置を戻した後に、プローブ３２をトップデッキ１０ａから引き離す（ステップ４）。

上記実施の形態１では、図１のステップ３において、外壁１８とブリッジ材２０を摩擦撹拌接合した後、この接合部分からプローブ３２を上方に引き抜いて、トップデッキ１０ａからプローブ３２を引き離した。しかしこの接合部分の位置でプローブ３２を引き抜いた際に形成されるプローブ痕ＰＭが、ブリッジ材２０の側面と外壁１８の間の隙間の上方に位置した場合には、接合部分のうちのプローブ痕ＰＭよりも下側の厚みが十分でなく、外壁１８とブリッジ材２０の接合性が十分に担保されないおそれがある。

この点、本実施の形態に係る製造方法によれば、ステップ３で外壁１８とブリッジ材２０を摩擦撹拌接合した後、プローブ３２をトップデッキ１０ａから引き離す前に、ステップ４で外壁１８から上面２０ａの中央部までＦＳＷツール３０の位置を戻すことができる。そのため、プローブ３２を引き抜いた際に形成されるプローブ痕ＰＭを上面２０ａの中央部に形成できる。よって、上記実施の形態１に係る製造方法に比べて、外壁１８とブリッジ材２０の接合性を高めたシリンダブロックを得ることができる。

ところで、上記実施の形態２では、ステップ４において外壁１８から上面２０ａの中央部までＦＳＷツール３０の位置を戻した。しかし、ＦＳＷツール３０を戻す位置は必ずしも上面２０ａの中央部でなくてもよく、ＦＳＷツール３０を戻す位置がこの中央部よりも外壁１８側に寄っていてもよい。プローブ痕ＰＭの位置がブリッジ材２０の側面と外壁１８の間の隙間よりもブリッジ材２０の内側でありさえすれば、外壁１８とブリッジ材２０の接合性を高めることができる。故に、ステップ４においてＦＳＷツール３０を戻す位置を、ステップ２において拡大する前のブリッジ材２０の外壁１８側における側面と、上面２０ａの中央部との間にしてもよい。

更に言うと、ＦＳＷツール３０を戻す位置は、上面２０ａの中央部よりもシリンダ壁１６側に寄っていてもよい。但し、ＦＳＷツール３０の位置を戻し過ぎて、プローブ痕ＰＭがブリッジ材２０の側面とシリンダ壁１６の間の隙間の上方に形成された場合には、この間の隙間を埋めているブリッジ材２０の厚みがプローブ痕ＰＭの分だけ減ってしまい、シリンダ壁１６とブリッジ材２０との間の接合性が低下してしまう。そのため、ステップ４においてＦＳＷツール３０を戻す位置を上面２０ａの中央部よりもシリンダ壁１６側とする場合は、ステップ２において拡大する前のブリッジ材２０のシリンダ壁１６側における側面と、中央部との間にする必要がある。以上をまとめると、ステップ２において拡大する前のブリッジ材２０のシリンダ径方向の両側面の間であれば、ステップ４においてＦＳＷツール３０を戻す位置を適宜変更することができる。

１０シリンダブロック素材
１０ａトップデッキ
１２ウォータージャケット
１４開口部
１６シリンダ壁
１８外壁
２０ブリッジ材
２０ａ上面
２０ｂバリ
３０摩擦撹拌接合ツール（ＦＳＷツール）
３２プローブ
ＰＭプローブ痕

Claims

ピストンが挿入されるシリンダ壁と、ウォータージャケットを介して前記シリンダ壁を囲む外壁と、前記シリンダ壁と前記外壁の間を繋いで前記ウォータージャケットの一部をトップデッキの位置で閉塞するブリッジと、を備えるセミクローズドデッキ型のシリンダブロックの製造方法であって、
前記トップデッキにおける前記ウォータージャケットの開口部に設置したブリッジ材の上面の中央部に、シリンダ軸と平行な軸を回転中心として回転する摩擦撹拌接合ツールのプローブを押し当てる押し当て工程と、
前記プローブの押し当てによって拡大する前記ブリッジ材の側面が、前記シリンダ壁および前記外壁の両方に当接するまでの所定時間に亘って、前記中央部に前記プローブを押し当てる状態を保持する保持工程と、
前記所定時間の経過後、前記プローブを前記上面に押し当てながら、前記シリンダ壁または前記外壁に至るまで前記プローブの位置を移動して、前記プローブの移動先の前記シリンダ壁または前記外壁と前記ブリッジ材とを摩擦撹拌接合する接合工程と、
前記接合工程の後、前記トップデッキから前記プローブを引き離す引き離し工程と、
を備えることを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
前記ブリッジ材の設置箇所における前記外壁のシリンダ径方向の厚さと、前記シリンダ壁のシリンダ径方向の厚さとが異なる場合、前記接合工程における前記プローブの移動先が、前記シリンダ径方向の厚さが厚い側の壁とされることを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロックの製造方法。
前記接合工程と前記引き離し工程との間に、前記プローブを前記上面に押し当てながら、前記プローブの押し当てによって拡大する前の前記ブリッジ材のシリンダ径方向の両側面よりも内側に至るまで前記プローブの位置を戻す位置戻し工程を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダブロックの製造方法。