内燃機関のシリンダライナの製造方法
【課題】燃焼室構成部分では、保持した潤滑油を外側に流出することがなく且つ熱伝導率が高く、クランクケース側部分では熱伝導率が低い、シリンダライナを容易に短時間で確実に製造することができる方法を提供する。
【解決手段】焼結体からなる成形体１の外側の燃焼室構成部分１ｂに埋め込み材を含浸させた内燃機関のシリンダライナ１’を製造するためのもので、成形体１の外側の燃焼室構成部分１ｂを加熱するとともに、成形体１の燃焼室構成部分１ｂを下方にして容器１０内にセットして容器１０の内面と成形体１の外面との間に浴槽１１を形成し、容器１０内にセットされた成形体１の内側に密閉されたチャンバ１２を形成し、この浴槽１１内に埋め込み材３を導入し、その後、チャンバ１２内の圧力を検知しつつチャンバ１２内を減圧し、チャンバ１２内の圧力を所定の値まで減圧したら、チャンバ１２内の減圧を停止する。
【解決手段】焼結体からなる成形体１の外側の燃焼室構成部分１ｂに埋め込み材を含浸させた内燃機関のシリンダライナ１’を製造するためのもので、成形体１の外側の燃焼室構成部分１ｂを加熱するとともに、成形体１の燃焼室構成部分１ｂを下方にして容器１０内にセットして容器１０の内面と成形体１の外面との間に浴槽１１を形成し、容器１０内にセットされた成形体１の内側に密閉されたチャンバ１２を形成し、この浴槽１１内に埋め込み材３を導入し、その後、チャンバ１２内の圧力を検知しつつチャンバ１２内を減圧し、チャンバ１２内の圧力を所定の値まで減圧したら、チャンバ１２内の減圧を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダライナの製造方法に関し、さらに詳しくは、焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側に埋め込み材を含浸させて成形体の空孔を封孔する、内燃機関のシリンダライナを製造するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックには、シリンダライナを備えたものがある。シリンダライナは、ピストンが摺動するときのガイドとなる部材であり、内周面に潤滑油を保持して摺動性を確保する役割がある。そして、シリンダライナには、焼結体により構成されたものが知られている。焼結体からなるシリンダライナには空孔が存在しており、この空孔に潤滑油が保持されるため、潤滑油を保持する能力が良好でピストンの摺動性を向上させるには都合がよい。このような焼結体からなる成形体で構成されたシリンダライナは、たとえば特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、焼結合金で構成したシリンダライナの空隙部に樹脂を含浸させたことを特徴とする内燃機関のシリンダライナが開示されており、その目的は、焼結合金で構成したシリンダライナの空隙部から燃焼ガスが漏れることを防止することにある。そして、特許文献１には、焼結合金で構成したシリンダライナを真空槽に入れ、粉末の間の空隙部に含まれている水、油、空気をシリンダライナより取り出す真空引きを行い、この真空引きしたシリンダライナを、樹脂の溶液を満たした樹脂槽に漬けて空隙部に樹脂を含浸させ、乾燥炉に入れて乾燥させることによりシリンダライナが完成することが記載されている（公報第２頁左上欄第１０行〜同欄第２０行）。
【０００４】
ところで、内燃機関においては、燃焼に伴う温度上昇よりシリンダボアが熱膨張するが、その温度変化はシリンダの軸方向位置によって異なる。すなわち、ピストンが摺動する燃焼室構成部分（シリンダヘッドが取り付けられる上側部分ということもできる）においては温度上昇が大きく高温となり、ピストンが摺動しないクランクケース側の部分（下側部分ということもできる）においては温度上昇が小さい。
【０００５】
このように部分による温度差が大きいと、熱膨張に差が生じることからシリンダボアの真円度が低下するなど変形し、シリンダボア（シリンダライナ）とピストン（ピストンリング）との間の面圧が低下してそのシール性が低下することとなり、ひいてはオイル消費の増大を招くこととなる。
【０００６】
一方、ピストンリングの押圧力を大きく設定してシリンダボアとの間の面圧を高めることにより、ピストンリングとシリンダボアとの間のシール性を保つようにすることも考えられる。ところが、こうした場合には、これらピストンリングとシリンダボアとの間の摩擦抵抗が必要以上に増大することから、内燃機関の燃費の悪化を招くこととなる。
【０００７】
そのため、シリンダライナの温度上昇が比較的大きい上側部分では、シリンダブロックのボア部の熱膨張による変形に対する強度を確保するために、シリンダライナの外周面とシリンダブロックのボア部との間の熱伝導率を高くすることが望ましい。また、シリンダライナの燃焼室を構成する上側部分では、燃焼圧が高いため、潤滑油が外側に漏れ易いため、潤滑油をシリンダライナの内側に保持して外側に流出しないようにする必要がある。
一方、シリンダライナの温度上昇が比較的小さい下側部分では、冷却損失を向上させて燃費を向上させるために、ピストンが摺動する範囲のクランクケース側を断熱するよう熱伝導率を低くすることが望ましい。
【０００８】
そのため、特許文献２に開示されているように、高熱伝導皮膜を軸方向の上部の外周面に形成したこと、低熱伝導皮膜を軸方向の下部の外周面に形成したこと、及び前記上部の外周面と前記下部の外周面との間に位置する外周面に前記高熱伝導皮膜の一部と前記低熱伝導皮膜の一部とが積み重なる積層部を形成したことなどを特徴とするシリンダライナが知られている。そして、特許文献２には、高熱伝導皮膜の製造方法として、溶射、ショットコーティング、メッキが示されており、低熱伝導皮膜の製造方法として、溶射、塗装、樹脂コーティング、化成処理が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６４−３２０５２号公報
【特許文献２】特開２００７−１６７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の技術のうちの特許文献１にあっては、シリンダライナを真空槽で真空引きした後に、真空槽とは異なる樹脂槽に移動させるものであったため、真空槽で取り出された空気が移動中に空隙部に再度含まれることとなることから、シリンダライナの表面の空隙のみが、しかも、全体的に均一に樹脂を含浸され、その結果、潤滑油の保持性を確保し且つ部分によって熱伝導率を変化させることができず、望ましいシリンダライナを製造することが困難であった。
【００１１】
また、上記従来の技術のうちの特許文献２にあっては、いずれの被膜の製造方法においても、所定の被膜を形成しない部分をマスキングする必要があり、また、シリンダライナをその軸回りに回転させるなどして被膜を全周にわたって均一に形成する必要があるため、工程が複雑となり、また製造時間やコストがかかるなどの問題があった。
【００１２】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、シリンダヘッド側に配置され燃焼室を構成する上側部分では、保持した潤滑油を外側に流出することがなく且つ熱伝導率が高く、クランクケース側に配置される下側部分では熱伝導率が低い、シリンダライナを容易に短時間で確実に製造することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の内燃機関のシリンダライナの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側に埋め込み材を含浸させる内燃機関のシリンダライナの製造方法であって、成形体の燃焼室構成部分を加熱するとともに、該成形体の燃焼室構成部分を下方にして容器内にセットして容器の内面と成形体の外面との間に浴槽を形成し、該浴槽内に前記埋め込み材を導入することを特徴とするものである。
また、請求項２の内燃機関のシリンダライナの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、容器内にセットされた成形体の内側に密閉されたチャンバを形成し、浴槽内に埋め込み材を導入した後にチャンバ内を減圧することを特徴とするものである。
さらに、請求項３の内燃機関のシリンダライナの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明において、チャンバ内の圧力を検知して、チャンバ内の圧力を所定の値まで減圧したら、チャンバ内の減圧を停止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、成形体の燃焼室構成部分を加熱するとともに、この該成形体の燃焼室構成部分を下方にして容器内にセットして容器の内面と成形体の外面との間に浴槽を形成して、この浴槽内に埋め込み材を含浸させる高さまで導入することにより、焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側のみに埋め込み材を容易に且つ確実に含浸させることができる。
また、請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、容器内にセットされた成形体の内側に密閉されたチャンバを形成し、浴槽内に埋め込み材を導入した後にチャンバ内を減圧することにより、成形体の空孔を介して浴槽内に導入された埋め込み材が吸引されるため、焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側に埋め込み材を短時間で且つ確実に含浸させることができる。
さらに、請求項３の発明によれば、請求項２に記載の発明において、チャンバ内の圧力を検知し、チャンバ内の圧力を所定の値まで減圧したら、チャンバ内の減圧を停止することにより、焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側に埋め込み材を適切に精度よく確実に含浸させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明により製造されたシリンダライナを有するシリンダブロックの一例を説明するために示した断面図である。
【図２】図１に示したシリンダライナの空孔を封孔する部分を説明するために概念的に示した部分拡大断面図である。
【図３】本発明による方法の実施の一形態における手順を説明するために、シリンダライナとなる焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分を下方にして容器内にセットし、容器の内面と成形体の外面との間に浴槽を形成した状態を示した断面図である。
【図４】図３に示した状態から、容器に蓋をして、成形体の内側に密閉されたチャンバを形成した状態を説明するために示した断面図である。
【図５】図４に示した状態から、浴槽内に埋め込み材を導入した状態を説明するために示した断面図である。
【図６】図５に示した状態から、チャンバ内を減圧した状態を説明するために示した断面図である。
【図７】図６に示した状態から、チャンバ内の減圧を停止した状態を説明するために示した断面図である。
【図８】複数のシリンダライナを一度に製造する場合を説明するために示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
最初に、本発明に製造される内燃機関のシリンダライナの構成を図１および図２に基づいて説明する。本発明により製造されるシリンダライナ１’は、内側面１ａ’では、潤滑油を保持して外側に流出しないようにして、また、外周面におけるシリンダヘッド側に配置され燃焼室を構成する上側部分１ｂ’では、シリンダライナ１’の外周面とシリンダブロック２のボア部２ａとの間の熱伝導率が高くなり、また、外周面におけるクランクケース２ｃ側に配置される下側部分１ｃ’では、断熱するよう熱伝導率が低くなるよう構成される。
【００１７】
このように、シリンダライナ１’の内側面１ａ’に潤滑油を保持し、外側における上側部分１ｂ’の熱伝導率が高く、下側部分１ｃ’の熱伝導率を低くするために、具体的には、焼結体からなり無数の空孔Ｈを有する成形品１の、シリンダライナ１’の上側部分１ｂ’となる部分１ｂの外側に埋め込み材３を含浸させて、かかる部分１ｂのみの空孔Ｈに埋め込み材を埋め込むことにより封孔する。埋め込み材３は、たとえば金属であり、この金属を溶融させた状態である溶湯とすることにより、成形体１の空孔Ｈに含浸させることができる。
【００１８】
続いて、本発明の方法に使用される製造装置の一実施の形態を図３〜図７を参照しながら説明する。シリンダライナ１’の製造装置は、シリンダライナ１’となる成形体１を収容して浴槽１１を形成するする容器１０と、この容器１０内に収容された成形体１の開口部を塞いでチャンバ１２を形成する蓋部材１３と、容器１０内の浴槽１１に埋め込み材として溶湯３を供給する溶湯供給手段１４と、成形体１の燃焼室構成部分１ｂを加熱する成形体加熱手段１５と、供給される溶湯３を保温するための溶湯保温手段１６と、チャンバ１１内を減圧する減圧手段１７と、チャンバ１１内の圧力を検知する検知手段として圧力センサ１８とを備えている。
【００１９】
成形体加熱手段１５は、成形品１を外嵌することによりその成形品１を位置決めし得る外径を有する円筒状に形成されており、容器１０の底に設けられている。また、減圧手段１７は、容器１０の底であって成形体加熱手段１４の内部に開口するよう接続されている。溶湯供給手段１３は、容器１０の底であって浴槽となる部分に開口するよう接続されている。また、容器１０の底であって成形体加熱手段１５の外側には、成形体１の燃焼室構成部分１ｂの端面が当接されるシール部材１９が設けられており、また、蓋部材１３の下面であって成形品１のクランクケース側部分１ｃの端面と対応する位置には、この端面が当接されるシール部材２０が設けられている。溶湯保温手段１６は、容器１０の側壁内であって溶湯３が導入される下方に設けられている。蓋部材１３は、たとえば油圧シリンダなどの荷重付与手段に接続されており、容器１０に対する開閉と、容器１０の開口部を塞いだときに所定の荷重が付与されるようになっている。成形体加熱手段１５と溶湯保温手段１６は、たとえば、電流によって所定の温度に制御可能に発熱するヒータなどによって構成することができる。
【００２０】
次に、本発明による内燃機関のシリンダライナ１’の製造方法の実施の一形態を、上述したように構成された装置を用いて、上述したように構成されるシリンダライナ１’を製造する場合により、図３〜図７に基づいて詳細に説明する。図において同じ符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明の方法は、概略、焼結体からなる成形体１の外側の燃焼室構成部分１ｂに埋め込み材を含浸させた内燃機関のシリンダライナ１’を製造するためのものであって、成形体１の外側の燃焼室構成部分１ｂを加熱するとともに、この成形体１の燃焼室構成部分１ｂを下方にして容器１０内にセットして容器１０の内面と成形体１の外面との間に浴槽１１を形成し、また、容器１０内にセットされた成形体１の内側に密閉されたチャンバ１２を形成し、この浴槽１１内に埋め込み材３を含浸させる高さまで導入して、その後、チャンバ１２内の圧力を検知しつつチャンバ１２内を減圧し、チャンバ１２内の圧力を所定の値まで減圧したら、チャンバ１２内の減圧を停止するものである。
【００２１】
シリンダライナ１’を製造するに際して、金属などの粉末材料を所定の大きさの円筒状に成形して焼結することにより、シリンダライナ１’の素材となる成形品１が予め成形されている。焼結体からなる成形品１には、多数の空孔Ｈが形成されている。
【００２２】
このように焼結体からなる成形品１は、図３に示すように、燃焼室構成部分１ｂ’となる側の部分１ｂを下方にして、成形体加熱手段１５に外嵌することにより位置決めするよう容器１０内にセットする。成形体１の燃焼室構成部分１ｂ’となる部分１ｂの側の端面は、シール部材１９に当接される。容器１０の内面と成形体１の外面との間には、浴槽１１が形成されることとなる。次いで、成形体加熱手段１５を所定の温度に発熱させて、成形体１の燃焼室構成部分１ｂ’となる部分１ｂを加熱する。なお、成形体加熱手段１５の発熱は、成形品１を容器１０内にセットする前に予め開始させておいてもよい。
【００２３】
続いて、図４に示すように、油圧シリンダなどの荷重付与手段によって、蓋部材１３を容器１０上に載置して容器１０の開口部を塞ぎ、荷重を付与する。容器１０内にセットされた成形品１の上方に位置する部分１ｃ（後にクランクケース側に配置され下側部分１ｃ’となる）の側の端面は、蓋部材１３の下面に設けられたシール２０に当接される。そのため、成形品１の内部にはチャンバ１２が形成されることとなる。
【００２４】
この間に、成形体１の燃焼室構成部分１ｂ’となる部分１ｂが成形体加熱手段１５によって所定の温度に加熱されると、図５に示すように、容器１０の内面と成形体１の外面との間に形成された浴槽１１内に溶湯３を導入する。この溶湯３を導入する浴槽１１の底面から湯面の高さは、センサによって感知することができ、後述するチャンバ１２内の減圧により引き上げられる高さを考慮して設定される。成形体１の燃焼室構成部分１ｂ’となる部分１ｂが予熱されていることにより、浴槽１１に導入された溶湯が冷却固化することなく、この予熱された成形体１の部分１ｂの空孔Ｈ内に入り込むことができる。
【００２５】
続いて、成形体１内に形成されたチャンバ１２内を減圧する。浴槽１１内に導入された溶湯３は、チャンバ１２内の減圧により、湯面が所定の高さ（すなわち、成形体１の燃焼室構成部分１ｂ‘となる部分１ｂの範囲）まで上昇し、成形体１の外面であって湯面までの高さの範囲のみが、空孔Ｈを埋め込むように成形体１に所定の厚さまで短時間で含浸されて封孔されることとなる。このとき、減圧手段１７とチャンバ１２の間を接続する管路１７ａに設けられた圧力センサ１８により、チャンバ１２内の減圧度を検知している。そして、成形体１が部分的に封孔されることにより、チャンバ１２内の減圧度が上昇する（圧力が低下する）よう変化するので、この変化を利用して、圧力センサ１８により圧力の変化を検知して減圧を停止させ、チャンバ１２内を大気圧に戻すと共に、溶湯３を浴槽１１内から排出する。これにより、短時間で正確に成形体１の外側の面における燃焼室構成部分１ｂ‘となる部分１ｂのみの空孔Ｈに溶湯３を確実且つ容易に含浸させて封孔することができる。
【００２６】
このようにして焼結体からなりシリンダライナ１’となる成形体１は、図２に示したように、内周面にまで溶湯３が含浸しておらず、空孔Ｈが残された状態となっており、外側の面におけるシリンダライナ１’の上側部分１ｂ’となる部分１ｂに溶湯３が含浸されて、かかる部分１ｂのみで溶湯が固化することにより空孔Ｈに埋め込まれ封孔される。そのため内燃機関に組み込まれたときに、シリンダライナ１’の内側の面では、潤滑油を保持することができる。また、シリンダライナ１’の外側の面におけるクランクケース側に配置される下側部分１ｃ’では、空孔Ｈが残されることにより熱伝導率が低くなり、断熱するよう構成される。一方、シリンダライナ１の外側の面におけるシリンダヘッド側に配置され燃焼室を構成する上側部分１ｂ’では、含浸した金属の溶湯３が固化し封孔されたことによって内側から潤滑油が外側に漏れることがなく、しかも、空孔Ｈ内に埋め込まれた金属により熱伝導率が高くなり、燃焼室の熱をシリンダブロック２のボア部２ａに確実に移動させることができる。
【００２７】
なお、上述した実施の形態では、シリンダライナ１’となる成形体１を単一で容器１０内にセットする場合を示したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、図８に示したように、容器１０内に複数の成形体１を収容し得るように製造装置を構成して、一度の工程で複数のシリンダライナ１’を同時に製造することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、成形体１の燃焼室構成部分１ｂ’となる部分１ｂを下方にして容器１０内にセットして容器１０の内面と成形体１の外面との間に形成した浴槽１０内に、溶湯３を含浸させたい高さまで導入することにより、成形体１の外側の面におけるシリンダヘッド側に配置され燃焼室を構成する上側部分１ｂに、必要な範囲にわたって容易にしかも確実に溶湯を含浸させることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１’：シリンダライナ、 １ａ’：シリンダライナの内側の面、 １ｂ’：シリンダライナの外側の燃料室構成部分、 １ｃ’：シリンダライナの外側のクランク室側部分、 １：成形品、 １ａ：成形品の内側の面となる部分、１ｂ：成形品の外側の燃料室構成部分となる部分、 １ｃ：成形品の外側のクランク室側部分となる部分、 ３：溶湯（埋め込み材）、 １０：容器、 １１：浴槽、 １２：チャンバ、 １８：圧力センサ（圧力検知手段）、 Ｈ：空孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダライナの製造方法に関し、さらに詳しくは、焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側に埋め込み材を含浸させて成形体の空孔を封孔する、内燃機関のシリンダライナを製造するための方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックには、シリンダライナを備えたものがある。シリンダライナは、ピストンが摺動するときのガイドとなる部材であり、内周面に潤滑油を保持して摺動性を確保する役割がある。そして、シリンダライナには、焼結体により構成されたものが知られている。焼結体からなるシリンダライナには空孔が存在しており、この空孔に潤滑油が保持されるため、潤滑油を保持する能力が良好でピストンの摺動性を向上させるには都合がよい。このような焼結体からなる成形体で構成されたシリンダライナは、たとえば特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１には、焼結合金で構成したシリンダライナの空隙部に樹脂を含浸させたことを特徴とする内燃機関のシリンダライナが開示されており、その目的は、焼結合金で構成したシリンダライナの空隙部から燃焼ガスが漏れることを防止することにある。そして、特許文献１には、焼結合金で構成したシリンダライナを真空槽に入れ、粉末の間の空隙部に含まれている水、油、空気をシリンダライナより取り出す真空引きを行い、この真空引きしたシリンダライナを、樹脂の溶液を満たした樹脂槽に漬けて空隙部に樹脂を含浸させ、乾燥炉に入れて乾燥させることによりシリンダライナが完成することが記載されている（公報第２頁左上欄第１０行〜同欄第２０行）。
【０００４】
ところで、内燃機関においては、燃焼に伴う温度上昇よりシリンダボアが熱膨張するが、その温度変化はシリンダの軸方向位置によって異なる。すなわち、ピストンが摺動する燃焼室構成部分（シリンダヘッドが取り付けられる上側部分ということもできる）においては温度上昇が大きく高温となり、ピストンが摺動しないクランクケース側の部分（下側部分ということもできる）においては温度上昇が小さい。
【０００５】
このように部分による温度差が大きいと、熱膨張に差が生じることからシリンダボアの真円度が低下するなど変形し、シリンダボア（シリンダライナ）とピストン（ピストンリング）との間の面圧が低下してそのシール性が低下することとなり、ひいてはオイル消費の増大を招くこととなる。
【０００６】
一方、ピストンリングの押圧力を大きく設定してシリンダボアとの間の面圧を高めることにより、ピストンリングとシリンダボアとの間のシール性を保つようにすることも考えられる。ところが、こうした場合には、これらピストンリングとシリンダボアとの間の摩擦抵抗が必要以上に増大することから、内燃機関の燃費の悪化を招くこととなる。
【０００７】
そのため、シリンダライナの温度上昇が比較的大きい上側部分では、シリンダブロックのボア部の熱膨張による変形に対する強度を確保するために、シリンダライナの外周面とシリンダブロックのボア部との間の熱伝導率を高くすることが望ましい。また、シリンダライナの燃焼室を構成する上側部分では、燃焼圧が高いため、潤滑油が外側に漏れ易いため、潤滑油をシリンダライナの内側に保持して外側に流出しないようにする必要がある。
一方、シリンダライナの温度上昇が比較的小さい下側部分では、冷却損失を向上させて燃費を向上させるために、ピストンが摺動する範囲のクランクケース側を断熱するよう熱伝導率を低くすることが望ましい。
【０００８】
そのため、特許文献２に開示されているように、高熱伝導皮膜を軸方向の上部の外周面に形成したこと、低熱伝導皮膜を軸方向の下部の外周面に形成したこと、及び前記上部の外周面と前記下部の外周面との間に位置する外周面に前記高熱伝導皮膜の一部と前記低熱伝導皮膜の一部とが積み重なる積層部を形成したことなどを特徴とするシリンダライナが知られている。そして、特許文献２には、高熱伝導皮膜の製造方法として、溶射、ショットコーティング、メッキが示されており、低熱伝導皮膜の製造方法として、溶射、塗装、樹脂コーティング、化成処理が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６４−３２０５２号公報
【特許文献２】特開２００７−１６７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の技術のうちの特許文献１にあっては、シリンダライナを真空槽で真空引きした後に、真空槽とは異なる樹脂槽に移動させるものであったため、真空槽で取り出された空気が移動中に空隙部に再度含まれることとなることから、シリンダライナの表面の空隙のみが、しかも、全体的に均一に樹脂を含浸され、その結果、潤滑油の保持性を確保し且つ部分によって熱伝導率を変化させることができず、望ましいシリンダライナを製造することが困難であった。
【００１１】
また、上記従来の技術のうちの特許文献２にあっては、いずれの被膜の製造方法においても、所定の被膜を形成しない部分をマスキングする必要があり、また、シリンダライナをその軸回りに回転させるなどして被膜を全周にわたって均一に形成する必要があるため、工程が複雑となり、また製造時間やコストがかかるなどの問題があった。
【００１２】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、シリンダヘッド側に配置され燃焼室を構成する上側部分では、保持した潤滑油を外側に流出することがなく且つ熱伝導率が高く、クランクケース側に配置される下側部分では熱伝導率が低い、シリンダライナを容易に短時間で確実に製造することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の内燃機関のシリンダライナの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側に埋め込み材を含浸させる内燃機関のシリンダライナの製造方法であって、成形体の燃焼室構成部分を加熱するとともに、該成形体の燃焼室構成部分を下方にして容器内にセットして容器の内面と成形体の外面との間に浴槽を形成し、該浴槽内に前記埋め込み材を導入することを特徴とするものである。
また、請求項２の内燃機関のシリンダライナの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、容器内にセットされた成形体の内側に密閉されたチャンバを形成し、浴槽内に埋め込み材を導入した後にチャンバ内を減圧することを特徴とするものである。
さらに、請求項３の内燃機関のシリンダライナの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明において、チャンバ内の圧力を検知して、チャンバ内の圧力を所定の値まで減圧したら、チャンバ内の減圧を停止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、成形体の燃焼室構成部分を加熱するとともに、この該成形体の燃焼室構成部分を下方にして容器内にセットして容器の内面と成形体の外面との間に浴槽を形成して、この浴槽内に埋め込み材を含浸させる高さまで導入することにより、焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側のみに埋め込み材を容易に且つ確実に含浸させることができる。
また、請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、容器内にセットされた成形体の内側に密閉されたチャンバを形成し、浴槽内に埋め込み材を導入した後にチャンバ内を減圧することにより、成形体の空孔を介して浴槽内に導入された埋め込み材が吸引されるため、焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側に埋め込み材を短時間で且つ確実に含浸させることができる。
さらに、請求項３の発明によれば、請求項２に記載の発明において、チャンバ内の圧力を検知し、チャンバ内の圧力を所定の値まで減圧したら、チャンバ内の減圧を停止することにより、焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側に埋め込み材を適切に精度よく確実に含浸させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明により製造されたシリンダライナを有するシリンダブロックの一例を説明するために示した断面図である。
【図２】図１に示したシリンダライナの空孔を封孔する部分を説明するために概念的に示した部分拡大断面図である。
【図３】本発明による方法の実施の一形態における手順を説明するために、シリンダライナとなる焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分を下方にして容器内にセットし、容器の内面と成形体の外面との間に浴槽を形成した状態を示した断面図である。
【図４】図３に示した状態から、容器に蓋をして、成形体の内側に密閉されたチャンバを形成した状態を説明するために示した断面図である。
【図５】図４に示した状態から、浴槽内に埋め込み材を導入した状態を説明するために示した断面図である。
【図６】図５に示した状態から、チャンバ内を減圧した状態を説明するために示した断面図である。
【図７】図６に示した状態から、チャンバ内の減圧を停止した状態を説明するために示した断面図である。
【図８】複数のシリンダライナを一度に製造する場合を説明するために示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
最初に、本発明に製造される内燃機関のシリンダライナの構成を図１および図２に基づいて説明する。本発明により製造されるシリンダライナ１’は、内側面１ａ’では、潤滑油を保持して外側に流出しないようにして、また、外周面におけるシリンダヘッド側に配置され燃焼室を構成する上側部分１ｂ’では、シリンダライナ１’の外周面とシリンダブロック２のボア部２ａとの間の熱伝導率が高くなり、また、外周面におけるクランクケース２ｃ側に配置される下側部分１ｃ’では、断熱するよう熱伝導率が低くなるよう構成される。
【００１７】
このように、シリンダライナ１’の内側面１ａ’に潤滑油を保持し、外側における上側部分１ｂ’の熱伝導率が高く、下側部分１ｃ’の熱伝導率を低くするために、具体的には、焼結体からなり無数の空孔Ｈを有する成形品１の、シリンダライナ１’の上側部分１ｂ’となる部分１ｂの外側に埋め込み材３を含浸させて、かかる部分１ｂのみの空孔Ｈに埋め込み材を埋め込むことにより封孔する。埋め込み材３は、たとえば金属であり、この金属を溶融させた状態である溶湯とすることにより、成形体１の空孔Ｈに含浸させることができる。
【００１８】
続いて、本発明の方法に使用される製造装置の一実施の形態を図３〜図７を参照しながら説明する。シリンダライナ１’の製造装置は、シリンダライナ１’となる成形体１を収容して浴槽１１を形成するする容器１０と、この容器１０内に収容された成形体１の開口部を塞いでチャンバ１２を形成する蓋部材１３と、容器１０内の浴槽１１に埋め込み材として溶湯３を供給する溶湯供給手段１４と、成形体１の燃焼室構成部分１ｂを加熱する成形体加熱手段１５と、供給される溶湯３を保温するための溶湯保温手段１６と、チャンバ１１内を減圧する減圧手段１７と、チャンバ１１内の圧力を検知する検知手段として圧力センサ１８とを備えている。
【００１９】
成形体加熱手段１５は、成形品１を外嵌することによりその成形品１を位置決めし得る外径を有する円筒状に形成されており、容器１０の底に設けられている。また、減圧手段１７は、容器１０の底であって成形体加熱手段１４の内部に開口するよう接続されている。溶湯供給手段１３は、容器１０の底であって浴槽となる部分に開口するよう接続されている。また、容器１０の底であって成形体加熱手段１５の外側には、成形体１の燃焼室構成部分１ｂの端面が当接されるシール部材１９が設けられており、また、蓋部材１３の下面であって成形品１のクランクケース側部分１ｃの端面と対応する位置には、この端面が当接されるシール部材２０が設けられている。溶湯保温手段１６は、容器１０の側壁内であって溶湯３が導入される下方に設けられている。蓋部材１３は、たとえば油圧シリンダなどの荷重付与手段に接続されており、容器１０に対する開閉と、容器１０の開口部を塞いだときに所定の荷重が付与されるようになっている。成形体加熱手段１５と溶湯保温手段１６は、たとえば、電流によって所定の温度に制御可能に発熱するヒータなどによって構成することができる。
【００２０】
次に、本発明による内燃機関のシリンダライナ１’の製造方法の実施の一形態を、上述したように構成された装置を用いて、上述したように構成されるシリンダライナ１’を製造する場合により、図３〜図７に基づいて詳細に説明する。図において同じ符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明の方法は、概略、焼結体からなる成形体１の外側の燃焼室構成部分１ｂに埋め込み材を含浸させた内燃機関のシリンダライナ１’を製造するためのものであって、成形体１の外側の燃焼室構成部分１ｂを加熱するとともに、この成形体１の燃焼室構成部分１ｂを下方にして容器１０内にセットして容器１０の内面と成形体１の外面との間に浴槽１１を形成し、また、容器１０内にセットされた成形体１の内側に密閉されたチャンバ１２を形成し、この浴槽１１内に埋め込み材３を含浸させる高さまで導入して、その後、チャンバ１２内の圧力を検知しつつチャンバ１２内を減圧し、チャンバ１２内の圧力を所定の値まで減圧したら、チャンバ１２内の減圧を停止するものである。
【００２１】
シリンダライナ１’を製造するに際して、金属などの粉末材料を所定の大きさの円筒状に成形して焼結することにより、シリンダライナ１’の素材となる成形品１が予め成形されている。焼結体からなる成形品１には、多数の空孔Ｈが形成されている。
【００２２】
このように焼結体からなる成形品１は、図３に示すように、燃焼室構成部分１ｂ’となる側の部分１ｂを下方にして、成形体加熱手段１５に外嵌することにより位置決めするよう容器１０内にセットする。成形体１の燃焼室構成部分１ｂ’となる部分１ｂの側の端面は、シール部材１９に当接される。容器１０の内面と成形体１の外面との間には、浴槽１１が形成されることとなる。次いで、成形体加熱手段１５を所定の温度に発熱させて、成形体１の燃焼室構成部分１ｂ’となる部分１ｂを加熱する。なお、成形体加熱手段１５の発熱は、成形品１を容器１０内にセットする前に予め開始させておいてもよい。
【００２３】
続いて、図４に示すように、油圧シリンダなどの荷重付与手段によって、蓋部材１３を容器１０上に載置して容器１０の開口部を塞ぎ、荷重を付与する。容器１０内にセットされた成形品１の上方に位置する部分１ｃ（後にクランクケース側に配置され下側部分１ｃ’となる）の側の端面は、蓋部材１３の下面に設けられたシール２０に当接される。そのため、成形品１の内部にはチャンバ１２が形成されることとなる。
【００２４】
この間に、成形体１の燃焼室構成部分１ｂ’となる部分１ｂが成形体加熱手段１５によって所定の温度に加熱されると、図５に示すように、容器１０の内面と成形体１の外面との間に形成された浴槽１１内に溶湯３を導入する。この溶湯３を導入する浴槽１１の底面から湯面の高さは、センサによって感知することができ、後述するチャンバ１２内の減圧により引き上げられる高さを考慮して設定される。成形体１の燃焼室構成部分１ｂ’となる部分１ｂが予熱されていることにより、浴槽１１に導入された溶湯が冷却固化することなく、この予熱された成形体１の部分１ｂの空孔Ｈ内に入り込むことができる。
【００２５】
続いて、成形体１内に形成されたチャンバ１２内を減圧する。浴槽１１内に導入された溶湯３は、チャンバ１２内の減圧により、湯面が所定の高さ（すなわち、成形体１の燃焼室構成部分１ｂ‘となる部分１ｂの範囲）まで上昇し、成形体１の外面であって湯面までの高さの範囲のみが、空孔Ｈを埋め込むように成形体１に所定の厚さまで短時間で含浸されて封孔されることとなる。このとき、減圧手段１７とチャンバ１２の間を接続する管路１７ａに設けられた圧力センサ１８により、チャンバ１２内の減圧度を検知している。そして、成形体１が部分的に封孔されることにより、チャンバ１２内の減圧度が上昇する（圧力が低下する）よう変化するので、この変化を利用して、圧力センサ１８により圧力の変化を検知して減圧を停止させ、チャンバ１２内を大気圧に戻すと共に、溶湯３を浴槽１１内から排出する。これにより、短時間で正確に成形体１の外側の面における燃焼室構成部分１ｂ‘となる部分１ｂのみの空孔Ｈに溶湯３を確実且つ容易に含浸させて封孔することができる。
【００２６】
このようにして焼結体からなりシリンダライナ１’となる成形体１は、図２に示したように、内周面にまで溶湯３が含浸しておらず、空孔Ｈが残された状態となっており、外側の面におけるシリンダライナ１’の上側部分１ｂ’となる部分１ｂに溶湯３が含浸されて、かかる部分１ｂのみで溶湯が固化することにより空孔Ｈに埋め込まれ封孔される。そのため内燃機関に組み込まれたときに、シリンダライナ１’の内側の面では、潤滑油を保持することができる。また、シリンダライナ１’の外側の面におけるクランクケース側に配置される下側部分１ｃ’では、空孔Ｈが残されることにより熱伝導率が低くなり、断熱するよう構成される。一方、シリンダライナ１の外側の面におけるシリンダヘッド側に配置され燃焼室を構成する上側部分１ｂ’では、含浸した金属の溶湯３が固化し封孔されたことによって内側から潤滑油が外側に漏れることがなく、しかも、空孔Ｈ内に埋め込まれた金属により熱伝導率が高くなり、燃焼室の熱をシリンダブロック２のボア部２ａに確実に移動させることができる。
【００２７】
なお、上述した実施の形態では、シリンダライナ１’となる成形体１を単一で容器１０内にセットする場合を示したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、図８に示したように、容器１０内に複数の成形体１を収容し得るように製造装置を構成して、一度の工程で複数のシリンダライナ１’を同時に製造することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、成形体１の燃焼室構成部分１ｂ’となる部分１ｂを下方にして容器１０内にセットして容器１０の内面と成形体１の外面との間に形成した浴槽１０内に、溶湯３を含浸させたい高さまで導入することにより、成形体１の外側の面におけるシリンダヘッド側に配置され燃焼室を構成する上側部分１ｂに、必要な範囲にわたって容易にしかも確実に溶湯を含浸させることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１’：シリンダライナ、 １ａ’：シリンダライナの内側の面、 １ｂ’：シリンダライナの外側の燃料室構成部分、 １ｃ’：シリンダライナの外側のクランク室側部分、 １：成形品、 １ａ：成形品の内側の面となる部分、１ｂ：成形品の外側の燃料室構成部分となる部分、 １ｃ：成形品の外側のクランク室側部分となる部分、 ３：溶湯（埋め込み材）、 １０：容器、 １１：浴槽、 １２：チャンバ、 １８：圧力センサ（圧力検知手段）、 Ｈ：空孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側に埋め込み材を含浸させる内燃機関のシリンダライナの製造方法であって、
成形体の燃焼室構成部分を加熱するとともに、該成形体の燃焼室構成部分を下方にして容器内にセットして容器の内面と成形体の外面との間に浴槽を形成し、
該浴槽内に前記埋め込み材を導入することを特徴とする内燃機関のシリンダライナの製造方法。
【請求項２】
容器内にセットされた成形体の内側に密閉されたチャンバを形成し、浴槽内に埋め込み材を導入した後にチャンバ内を減圧することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダライナの製造方法。
【請求項３】
チャンバ内の圧力を検知して、
チャンバ内の圧力を所定の値まで減圧したら、チャンバ内の減圧を停止することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のシリンダライナの製造方法。
【請求項１】
焼結体からなる成形体の燃焼室構成部分の外側に埋め込み材を含浸させる内燃機関のシリンダライナの製造方法であって、
成形体の燃焼室構成部分を加熱するとともに、該成形体の燃焼室構成部分を下方にして容器内にセットして容器の内面と成形体の外面との間に浴槽を形成し、
該浴槽内に前記埋め込み材を導入することを特徴とする内燃機関のシリンダライナの製造方法。
【請求項２】
容器内にセットされた成形体の内側に密閉されたチャンバを形成し、浴槽内に埋め込み材を導入した後にチャンバ内を減圧することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダライナの製造方法。
【請求項３】
チャンバ内の圧力を検知して、
チャンバ内の圧力を所定の値まで減圧したら、チャンバ内の減圧を停止することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のシリンダライナの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２２３０４５（Ｐ２０１０−２２３０４５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６９９８０（Ｐ２００９−６９９８０）
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２３日（２００９．３．２３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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