JPH1119762A - 繊維強化部品の製造方法 - Google Patents

繊維強化部品の製造方法

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JPH1119762A
JPH1119762A JP17838397A JP17838397A JPH1119762A JP H1119762 A JPH1119762 A JP H1119762A JP 17838397 A JP17838397 A JP 17838397A JP 17838397 A JP17838397 A JP 17838397A JP H1119762 A JPH1119762 A JP H1119762A
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JP
Japan
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metal
fiber
casting
mold
tubular hollow
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JP17838397A
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English (en)
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Shigeru Ishikawa
茂 石川
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 繊維強化部のドリル穿孔時にドリルの曲がり
やドリル折損の発生を防止した繊維強化部品の製造方法
を提供する。 【解決手段】 外周面に切欠溝を設けた複数の繊維成形
体を、切欠溝同士が対面して管状中空部を構成するよう
に隣接させて鋳型内に配置し、鋳型内に金属溶湯を注入
して繊維成形体を鋳ぐるみ、繊維成形体と金属との複合
部と、管状中空部を金属が充填した柱状金属部とを有す
る鋳造物とし、鋳造物内の上記柱状金属部をドリル穿孔
する。または、管状中空部を有する繊維成形体を鋳ぐる
み、繊維成形体と金属との複合部と、管状中空部を金属
が充填した柱状金属部とを有する鋳ぐるみ片を作成し、
鋳型内の所定位置に配置し、鋳ぐるみ片を更に鋳ぐるむ
ことにより一体の鋳造物とし、鋳造物内の上記柱状金属
部をドリル穿孔する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用エンジン
等の内燃機関の繊維強化シリンダブロック等の繊維強化
部品、特にシリンダボア間の強化繊維/金属複合部にド
リル穿孔による細径の冷却孔を有する繊維強化シリンダ
ブロックのように、繊維強化部にドリル穿孔箇所を含む
繊維強化部品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、エンジンの軽量化・コンパクト化
を目的として、繊維強化シリンダブロックの採用に加え
て、エンジン全長の短縮化が進められており、これに伴
ってシリンダブロックのシリンダボア間肉厚が薄くなる
傾向にある。シリンダボア間肉厚が薄くなると、エンジ
ン稼働時にボア間が高温化し易くなり、熱応力によるボ
ア変形が大きくなってシリンダ/ピストン間の摩擦が増
大してエンジン性能が低下したり、オイル消費が増加し
たり、あるいはヘッドガスケットシール性能が低下する
等、種々の問題が発生する。
【0003】このような問題を回避するためには、ボア
間が高温化しないように適切な冷却を必要とする。従
来、ボア間を冷却するために、(a)ボア間上面部にス
リットを加工する方法、(b)ボア間隅Rを極力小さく
して冷却水をボア間深くまで入り込ませる方法、(c)
ボア間にドリル加工による冷却孔(冷却水循環孔)を設
ける方法、等が行われている。
【0004】このうち、(a)はボア間寸法によっては
ヘッドガスケットシール性および加工性に問題があり、
また(b)は鋳造時の粗材型寿命が短くなる上、冷却性
能は(a)(c)には及ばないといった欠点があるた
め、(c)の方法が最も有望視されている。しかし、ボ
ア間肉厚は薄いため冷却孔は2φ、3φと非常に細径に
なる上、両側からシリンダ外側面に挟まれた谷底に相当
するボア間部に孔開けするという幾何学的形状からドリ
ル孔開け加工時のドリル突き出し量を長く(例えば50
mm以上)する必要がある。その結果、ドリル曲がりが
発生し易く、ボア間寸法の不均一化やドリル折損の原因
になる。そのため、ボア間肉厚を余り薄くできず、シリ
ンダブロックのコンパクト化に対する一つの限界となっ
ていた。
【0005】特に、エンジン軽量化のため繊維強化シリ
ンダブロックを採用した場合には、ボア間も繊維強化さ
れていて硬度が高いため、ドリル曲がりあるいはドリル
折損が発生し易いという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、シリンダボ
ア間に冷却孔を含む繊維強化シリンダブロックのように
繊維強化部にドリル穿孔箇所を含む繊維強化部品の製造
において、ドリル穿孔時にドリル曲がりやドリル折損の
発生を防止した繊維強化部品の製造方法を提供すること
を目的とする。
【0007】また、合金部材の細径ドリル穿孔予定箇所
に、意図的に繊維強化部を配置することによりドリル曲
がりおよびドリル折損を防止した繊維強化部品の製造方
法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、繊維強化部にドリル穿孔箇所を
含む繊維強化部品の製造方法であって、管状中空部を設
けた繊維成形体を作成する工程、該繊維成形体を鋳型内
に配置する工程、該鋳型内に金属溶湯を注入して該繊維
成形体を該金属で鋳ぐるむことにより、該繊維成形体と
該金属との複合部と、該管状中空部を該金属が充填した
柱状金属部とを有する一体の鋳造物を形成する工程、該
鋳造物内の上記柱状金属部をドリル穿孔する工程を含む
ことを特徴とする繊維強化部品の製造方法が提供され
る。
【0009】本発明の第1の観点によれば、繊維強化部
にドリル穿孔箇所を含む繊維強化部品の製造方法であっ
て、外周面に切欠溝を設けた複数の繊維成形体を作成す
る工程、該切欠溝同士が対面して管状中空部を構成する
ように該複数の繊維成形体同士を隣接させて鋳型内に配
置する工程、該鋳型内に金属溶湯を注入して該繊維成形
体を該金属で鋳ぐるむことにより、該繊維成形体と該金
属との複合部と、該管状中空部を該金属が充填した柱状
金属部とを有する一体の鋳造物を形成する工程、該鋳造
物内の上記柱状金属部をドリル穿孔する工程を含むこと
を特徴とする繊維強化部品の製造方法が提供される。
【0010】また、本発明の第2の観点によれば、繊維
強化部にドリル穿孔箇所を含む繊維強化部品の製造方法
であって、管状中空部を有する繊維成形体を第1の金属
にて鋳ぐるむことにより、該繊維成形体と該第1の金属
との複合部と、該管状中空部を該第1の金属が充填した
柱状金属部とを有する鋳ぐるみ片を作成する工程、鋳型
内の所定位置に該鋳ぐるみ片を配置する工程、該鋳型内
に第2の金属の溶湯を注入して該鋳ぐるみ片を更に該第
2の金属で鋳ぐるむことにより一体の鋳造物を形成する
工程、該鋳造物内の上記柱状金属部をドリル穿孔する工
程を含むことを特徴とする繊維強化部品の製造方法が提
供される。
【0011】本発明によれば、ドリル穿孔の対象は繊維
強化されていない管状中空部を充填した低硬度の金属部
であり、同時に、管状中空部を有する繊維成形体で強化
された高硬度の複合部が金属部を筒状に取り囲んでドリ
ルをガイドするので、ドリル曲がりや折損を生ずること
なく、シリンダボア間の細径の水冷孔の形成等のドリル
穿孔を行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の第1の観点による実施の
形態の典型的な一例としては、シリンダボア間の強化繊
維/金属複合部を貫通する冷却孔を有する繊維強化シリ
ンダブロックの製造方法であって、該シリンダボアを画
定する内周面を有する円筒体であって、外側面に円筒軸
に対して横断方向に延びた切欠溝を設けた強化繊維成形
体を作成する工程、隣接する該成形体の上記切欠溝同士
が対向して中空部を画定するように、複数個の該成形体
を鋳型内に互いに平行に隣接配置する工程、金属溶湯を
該鋳型内に注入して、該成形体と該金属との複合部と、
該中空部を該金属が充填した金属部とを有する鋳造体を
形成する工程、該鋳造体の該金属部をドリル加工して貫
通孔を形成する工程を含む、繊維強化シリンダブロック
の製造方法が提供される。
【0013】この実施の形態によれば、従来に比べて水
冷孔を細径化できるため、ボア間を更に薄肉化してシリ
ンダブロックを一層コンパクト化することができる。本
発明の第2の観点による実施の形態の典型的な一例とし
ては、シリンダヘッド等の通常のアルミニウム合金部品
内に、前述の鋳ぐるみ片を更に鋳ぐるみ、細径深孔のド
リル穿孔時のガイドとして利用することにより、ドリル
曲がりや折損を防止できる。
【0014】〔実施の形態1〕本発明の第1の観点によ
る実施の形態の一例を説明する。図1に、本発明による
繊維強化シリンダブロックの部分横断面図を示し、図2
に、図1の線A−Aにおける断面図を示す。4連のシリ
ンダバレル1(うち3連分を図示)が、それと外殻2と
の間にあるウォータジャケット3により水冷される。シ
リンダバレル1は、強化繊維成形体をアルミニウム合金
等の金属で鋳ぐるんだ鋳造体であり、シリンダボア4を
画定する内周側は強化繊維と鋳ぐるみ金属との複合部
5、ウォータジャケット3と接触する外周側は鋳ぐるみ
金属のみから成る金属部6である。隣接シリンダボア
4,4のボア間7は、その一端Xから他端Yまで冷却孔
8が貫通している。シリンダブロックの強化繊維/金属
複合部5以外の部分(シリンダブロックの外殻2とシリ
ンダバレル1の外周部6等)は、アルミニウム合金のみ
から成る金属部である。
【0015】図1,2に示した繊維強化シリンダブロッ
クは、本発明の方法により下記の手順で製造される。図
3(1)に示すように、図1,2のシリンダブロックの
複合部5に用いる本発明の強化繊維成形体5Aを準備す
る。成形体5Aは、シリンダボア4を画定する内周面を
有する円筒体であって、外側面に円筒軸Lに対して横断
方向に延びた切欠溝9を設けてある。
【0016】切欠溝9は図3(2)に示すように半円形
の断面輪郭を持ち、複数個の成形体5Aを鋳型内に互い
に平行に隣接配置する際に、隣接する成形体の切欠溝9
同士が対向して図3(3)のように中空部10Aを画定
するように配置する。この状態で、金属溶湯を鋳型内に
注入して、図4(1)に示したように強化繊維成形体と
金属との複合部5と、上記中空部10Aを金属が充填し
た金属部10とを有する鋳造体を形成した後に、図4
(2)に示したように鋳造体の該金属部10をドリル加
工して貫通孔8を形成し、これを冷却孔とする。
【0017】その際、ドリル加工の対象は繊維強化され
ていない低硬度の金属部10であり、同時に、繊維強化
された高硬度の複合部5が金属部10を円筒状に取り囲
んでドリルをガイドするので、ドリル曲がりや折損を生
ずることなく、ボア間7に細径の水冷孔8を形成するこ
とができる。なお、本実施の形態では、切欠溝9の断面
形状を半円形とし、管状中空部10Aの断面形状を円形
としたが、切欠溝9および管状中空部10Aの断面形状
はこれらに限定する必要はない。
【0018】切欠溝あるいは管状中空部の役割は、容易
にドリル穿孔可能な低硬度の柱状金属部を形成し、それ
を取り巻く繊維強化部によりドリルを適正にガイドする
ことにより、ドリル曲がりや折損を防止して細径のドリ
ル穿孔を可能にすることである。したがって、切欠溝あ
るいは管状中空部の断面形状は、上記の作用効果が得ら
れる限り特に限定する必要はない。
【0019】例えば切欠溝9をV溝とし、その結果とし
て管状中空部10Aを菱形状の断面とすることもできる
し、あるいは切欠溝9をU溝とし、その結果として管状
中空部10Aを長円形断面とすることもあり得る。その
他、上記の作用効果が得られる範囲で他の断面形状を採
用し得る。
【0020】〔実施の形態2〕本発明の第2の観点によ
る実施の形態の一例を説明する。図5(1)に示したよ
うに管状中空部11Aを有する繊維成形体11を、図5
(2)に示したように第1の金属にて鋳ぐるむことによ
り、該繊維成形体11と該第1の金属との複合部15
と、管状中空部11Aを該第1の金属が充填した柱状金
属部16とを有する鋳ぐるみ片を作成し、この鋳ぐるみ
片を鋳型内の所定位置に配置して、鋳型内に第2の金属
の溶湯を注入し、鋳ぐるみ片を更に第2の金属で鋳ぐる
むことにより一体の鋳造物を形成した後に、鋳造物内の
柱状金属部をドリル穿孔する。これにより、柱状金属部
を取り巻く高硬度の複合部がドリルをガイドし、細径の
深孔のドリル穿孔時にドリル曲がりや折損を防止するこ
とができる。
【0021】この実施の形態は、例えばシリンダバレル
が繊維強化されていないシリンダブロックの製造におい
て、やはりシリンダボア間の冷却孔をドリル穿孔する場
合に適用できる。その他、前述したようにシリンダヘッ
ド等の通常のアルミニウム合金部品内に、前述の鋳ぐる
み片を更に鋳ぐるみ、細径深孔のドリル穿孔時のガイド
として利用することにより、ドリル曲がりや折損を防止
できる。
【0022】鋳ぐるみ片を作成するための第1の金属
と、この鋳ぐるみ片を更に鋳ぐるむ第2の金属とは、一
般には同一の金属あるいは合金であるが、両金属間で望
ましくない反応が起きない範囲であれば異種金属を選択
することも可能である。更に、異種金属を意図的に組み
合わせて、ドリル穿孔部の被削性を他の部分よりも高め
るようにする等の態様も考えられる。
【0023】なお、上記の例では、製造される繊維強化
部品は繊維強化部分は鋳ぐるみ片の部分のみであるが、
鋳型内に鋳ぐるみ片以外の繊維成形体を配置して鋳造す
ることにより、鋳ぐるみ片以外の必要部分も繊維強化す
ることができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリンダボア間に冷却孔を含む繊維強化シリンダブロッ
クのように、繊維強化部にドリル穿孔箇所を含む繊維強
化部品の製造において、ドリル穿孔時にドリル曲がりや
ドリル折損の発生を防止した繊維強化部品の製造方法が
提供される。また、合金部材の細径ドリル穿孔予定箇所
に、意図的に繊維強化部を配置することによりドリル曲
がりおよびドリル折損を防止した繊維強化部品の製造方
法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明によるシリンダブロックの部分
横断面図である。
【図2】図2は、図1の線A−Aにおける断面図であ
る。
【図3】図3(1)は本発明に用いる繊維成形体の斜視
図、図3(2)は図3(1)の線C−Cにおける断面
図、図3(3)は図3(1)の繊維成形体を隣接配置し
た当接部の断面図である。
【図4】図4は、図2の線B−Bの位置に対応する断面
図であり、(1)ドリル穿孔前および(2)ドリル穿孔
後の状態を示す。
【図5】図5は、本発明に用いる(1)管状中空部を有
する繊維成形体の斜視図および(2)同繊維成形体を金
属で鋳ぐるんだ鋳ぐるみ片の斜視図である。
【符号の説明】
1…シリンダバレル 2…外殻 3…ウォータジャケット 4…シリンダボア 5…複合部(シリンダバレル1の内周側部分) 5A…繊維成形体 6…金属部(シリンダバレル1の外周側部分) 7…ボア間 8…冷却孔 9…切欠溝 10…柱状金属部 10A…管状中空部 11…繊維成形体 11A…管状中空部 15…複合部 16…柱状金属部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繊維強化部にドリル穿孔箇所を含む繊維
    強化部品の製造方法であって、 管状中空部を設けた繊維成形体を作成する工程、 該繊維成形体を鋳型内に配置する工程、 該鋳型内に金属溶湯を注入して該繊維成形体を該金属で
    鋳ぐるむことにより、該繊維成形体と該金属との複合部
    と、該管状中空部を該金属が充填した柱状金属部とを有
    する一体の鋳造物を形成する工程、 該鋳造物内の上記柱状金属部をドリル穿孔する工程を含
    むことを特徴とする繊維強化部品の製造方法。
  2. 【請求項2】 繊維強化部にドリル穿孔箇所を含む繊維
    強化部品の製造方法であって、 外周面に切欠溝を設けた複数の繊維成形体を作成する工
    程、 該切欠溝同士が対面して管状中空部を構成するように該
    複数の繊維成形体同士を隣接させて鋳型内に配置する工
    程、 該鋳型内に金属溶湯を注入して該繊維成形体を該金属で
    鋳ぐるむことにより、該繊維成形体と該金属との複合部
    と、該管状中空部を該金属が充填した柱状金属部とを有
    する一体の鋳造物を形成する工程、 該鋳造物内の上記柱状金属部をドリル穿孔する工程を含
    むことを特徴とする繊維強化部品の製造方法。
  3. 【請求項3】 繊維強化部にドリル穿孔箇所を含む繊維
    強化部品の製造方法であって、 管状中空部を有する繊維成形体を第1の金属にて鋳ぐる
    むことにより、該繊維成形体と該第1の金属との複合部
    と、該管状中空部を該第1の金属が充填した柱状金属部
    とを有する鋳ぐるみ片を作成する工程、 鋳型内の所定位置に該鋳ぐるみ片を配置する工程、 該鋳型内に第2の金属の溶湯を注入して該鋳ぐるみ片を
    更に該第2の金属で鋳ぐるむことにより一体の鋳造物を
    形成する工程、 該鋳造物内の上記柱状金属部をドリル穿孔する工程を含
    むことを特徴とする繊維強化部品の製造方法。
JP17838397A 1997-07-03 1997-07-03 繊維強化部品の製造方法 Pending JPH1119762A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010537115A (ja) * 2007-08-29 2010-12-02 マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 内燃機関に用いられるシリンダブロック

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JP2010537115A (ja) * 2007-08-29 2010-12-02 マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 内燃機関に用いられるシリンダブロック
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