JP2000283291A - シリンダライナ - Google Patents

シリンダライナ

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JP2000283291A
JP2000283291A JP11091156A JP9115699A JP2000283291A JP 2000283291 A JP2000283291 A JP 2000283291A JP 11091156 A JP11091156 A JP 11091156A JP 9115699 A JP9115699 A JP 9115699A JP 2000283291 A JP2000283291 A JP 2000283291A
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cylinder liner
honing
inner peripheral
roughness
peripheral face
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JP11091156A
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Motonobu Kojima
源紳 児島
Fujio Anzai
富士男 安斉
Munehiko Doi
宗彦 土居
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Nippon Piston Ring Co Ltd
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Nippon Piston Ring Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/02Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J10/00Engine or like cylinders; Features of hollow, e.g. cylindrical, bodies in general
    • F16J10/02Cylinders designed to receive moving pistons or plungers
    • F16J10/04Running faces; Liners

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低オイル消費と高い耐スカッフ性能とを同時
に満足させるシリンダライナの提供。 【解決手段】シリンダライナの内周面は、ホーニング加
工により加工され、内周面にはクロスハッチ状の溝が形
成される。加工により内周面の表面粗さが0.4〜0.
8μmR3Zであり、かつ内周面の黒鉛開放率が80%
以上のシリンダライナが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はシリンダライナに関し、
特にシリンダブロックを構成するシリンダ内壁に固着さ
れるシリンダライナに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動車エンジン等のシリンダ
は、エンジンの軽量化及び熱伝導性の向上のため、アル
ミニウム合金でシリンダブロックが形成され、このシリ
ンダブロックに鋳鉄製のシリンダライナをはめ込むこと
により構成されている。このシリンダライナの内周面に
は、いわゆるオイルコントロールやなじみ性能を発揮で
きる状態とするために、一般的にホーニング加工が施さ
れている。
【0003】ホーニング加工をより具体的に説明する
と、図6に示されているような、ホーニングヘッド5を
有するホーニングツールが使用され、ホーニング加工が
施される。ホーニングヘッド5のボディ6内には、テー
パーコーン8と一体になっているプッシュロッド7が、
ボディ6の軸方向に移動可能に設けられている。ボディ
6の外周には、ボディ6の軸方向に長い棒状の砥石10
を保持するストーンホルダー9が設けられている。スト
ーンホルダー9の一部はボディ6の軸心に向かう方向に
突出しており、テーパーコーン8に当接するテーパー面
9aが形成されている。
【0004】プッシュロッド7が、図示せぬ油圧等の手
段により鉛直下方へ押し下げられると、テーパーコーン
8によってストーンホルダー9がボディ6の半径方向外
方へ移動され、砥石10は被加工物1の内周面4に押圧
摺動するようになっている。ボディ6は、図示せぬ駆動
モータ及び往復運動を行う油圧装置が連結されており、
ホーニングヘッド5がVr方向に回転されながら軸方
向、即ちVaの方向に往復運動することにより、被加工
物1の内周表面4のホーニング加工が行なわれる。
【0005】ホーニング加工により、被加工物1の内周
表面4には、図6のAで示されるような、適当なクロス
ハッチ角及び粗さを有するクロスハッチ溝が形成され、
クロスハッチ溝で画成された部分は、プラトウと称され
る。このクロスハッチによって、前述のオイルコントロ
ール及びなじみ性能といったシリンダライナの機能を発
揮することができる。これらの機能が発揮されることに
より、被加工物たるシリンダライナは、耐スカッフ性の
良い状態となる。
【0006】耐スカッフ性を良好とするために、ホーニ
ング加工を行う際に使用される仕上げ砥石としては、G
C800K程度のものが用いられるか、或いは、樹脂、
コルク等の軟質系砥石が一般に用いられており、ホーニ
ング加工によるクロスハッチの粗さの値は、いわゆるプ
ラトウHONが施行される場合でも一般に0.8〜2.
0μmR3Z程度と比較的大きい値になっていた。な
お、R3Zは、表面測定量を意味する。DIN4768
で規定される平均表面粗さRzでは、5箇所の測定断面
についてそれぞれの、最大ピークと最深の穴部との距離
の平均値を求めているが、R3Zは、いわゆる機能表面
粗さであり、上端部と下端部の二箇所の平均で求められ
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、クロスハッ
チの粗さとエンジンオイルの消費量との関係は、図7の
グラフに示される通りである。図7のグラフから分かる
ように、粗さの値が大きくなるにつれてオイル消費量も
多くなり、粗さの値が小さくなるにつれてオイル消費量
も少なくなると考えられる。
【0008】従来のシリンダライナでは、上述のよう
に、クロスハッチの粗さの値が0.8〜2.0μmR
3Zと比較的大きかったため、エンジンオイルの消費性
能が悪く、多量のエンジンオイルが消費されていた。オ
イル消費性能を向上させるためにシリンダライナ内周面
のクロスハッチの粗さを0.8μmR3Z以下にしよう
としても、ホーニングの加工能力には限界があり、内周
面に塑性フローが発生して、オイル保持能力の高い黒鉛
の内周面での開口を閉塞する傾向にあるために、また、
シリンダライナ内周に析出する黒鉛であってホーニング
により損傷を受けない黒鉛の割合を示すいわゆる「黒鉛
開放率」が、高くない状態となるので、黒鉛の自己潤滑
作用による補助潤滑の効果が期待できず、油膜が切れた
場合に潤滑作用が働かないために、簡単にスカッフが発
生してしまう傾向がある。
【0009】そこで本発明は、低オイル消費と高い耐ス
カッフ性能とを同時に満足させるシリンダライナを提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、シリンダ内壁に固着され、ピストンが内
周面を摺動するシリンダライナにおいて、該内周面の粗
さが0.4〜0.8μmR3Zであり、かつ該内周面の
黒鉛開放率が80%以上であるシリンダライナを提供し
ている。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態による
シリンダライナについて図1乃至図4に基づき説明す
る。シリンダライナを製造する際のホーニング加工に用
いられるホーニング仕上げ砥石は、繊維状弾性ホーニン
グ仕上げ砥石である。このホーニング砥石の粗さは、G
C3000L、又はGC3000LとALS2000と
の混合と同等である。このホーニング砥石を使用するこ
とにより、表面の加工フローの発生を未然に抑えた、超
仕上げホーニング加工を施すことができる。
【0012】上述のホーニング加工により形成されたシ
リンダライナの効果を確認するために試験を行った。試
験では、円筒状に形成されたシリンダライナ材に、本発
明、従来のそれぞれのホーニング加工を施したものを用
いた。
【0013】図2の金属組織顕微鏡写真に示された従来
のホーニング加工によるシリンダライナ材の表面には、
比較的目の粗いクロスハッチが形成されていることが確
認できる。また、図2の写真の下に付されたグラフから
分かるように、平面全体にわたって粗さの値は、ばらつ
きか生じており、平均値も1μmR3Z程度と高くなっ
ている。
【0014】図2に示された、従来のホーニング加工に
よって形成されたシリンダライナ材の表面と比較して、
図1の金属組織顕微鏡写真に示されるように、本発明に
よるホーニング加工によって形成されたシリンダライナ
材の表面は、従来のものと比較して、非常に目の細かい
クロスハッチが形成されている。図1に示されるシリン
ダライナの表面の粗さの値は、図1の写真の下に付され
たのグラフから分かるように、平面全体にわたってばら
つきが少なく、約0.4μmR3Z程度と低くなってい
る。また、図1の写真においては、図2の写真では確認
できないクロスハッチ上に黒い帯状のものを確認するこ
とができる。これは、黒鉛が開口している状態を示して
おり、黒鉛の自己潤滑作用による補助潤滑機能を発揮で
きる状態となっていることを示している。
【0015】次に、上記シリンダライナ材を用いて、実
験を行った。実験ではまず、平面接触式のスカッフ試験
を行った。図3のグラフは、試験結果に基づき作成した
ものであり、黒鉛の開放率と耐スカッフ性との関係を示
している。黒鉛開放率が80%の方が、本発明のホーニ
ング加工によるシリンダライナ材であり、20%の方が
従来のホーニング加工によるシリンダライナ材である。
このグラフから、黒鉛開放率が高い、本発明によるシリ
ンダライナ材の方が、耐スカッフ性に優れていることが
認識できる。
【0016】次に、本発明、従来のホーニング加工によ
ってシリンダライナを形成する際の砥石を、シリンダラ
イナ材の表面に対して摺動するストローク数と表面の粗
さの値との関係を調べる実験を行った。シリンダライナ
材は、平面接触式スカッフ試験で用いたものと同一組成
の材料を用いた。
【0017】図4のグラフは、試験結果に基づき作成し
たものであり、シリンダライナ材の表面の粗さの値とス
トローク数との関係を示している。従来のシリンダライ
ナを形成するホーニング加工では、ストローク数を10
程度まで増してゆくと、粗さの値は低くなるが、それ以
上にストローク数を増すと粗さの値が逆に高くなること
が分かる。それに対して、本発明のシリンダライナを形
成するホーニング加工によれば、ストローク数を10程
度まで増してゆくと従来同様に粗さの値は低くなるが、
それ以上にストローク数を増しても粗さの値はほぼ一定
となることが分かる。このため、ホーニング加工の際の
最適なストローク数を特に定めずに、単にストローク数
を多くすれば、本発明によるホーニング加工を行うこと
ができる。
【0018】本実施の形態によるホーニング加工を施す
ことによって、シリンダライナの内周面の粗さの値を低
くすると共に、黒鉛開放率を高くすることができるた
め、オイル消費量が少なく、且つ、耐スカッフ性の良い
シリンダライナを形成することができる。
【0019】次に、本発明の第2の実施の形態によるシ
リンダライナについて図5に基づき説明する。第2の実
施の形態では、上述したホーニング処理を行ってシリン
ダライナの内周面の粗さの値を予め小さくしておき、そ
の後に、更にシリンダライナの内周面に表面処理を施す
ものである。表面処理としては、例えば、リューブ処
理、チッ化処理等の化成層を形成することが挙げられ
る。
【0020】図5のグラフは、実験結果に基づくもので
あり、表面処理前の下地の粗さの値を変化させた場合
の、表面処理後の粗さの値を表したものである。図5の
グラフからわかるように、表面処理前の下地の粗さを小
さくすればするほど、表面処理後の粗さも小さくなるこ
とが分かる。このため、シリンダライナの表面処理後の
粗さの値を小さくしたい場合には、予めシリンダライナ
の表面の粗さの値を小さくしておけばよい。
【0021】
【発明の効果】請求項1記載のシリンダライナによれ
ば、シリンダライナの内周表面の粗さの値を低くすると
共に、黒鉛開放率を高くすることができるため、オイル
消費量が少なく、且つ、耐スカッフ性の良いシリンダラ
イナを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるシリンダライ
ナを形成するホーニング加工による、実験材の加工面を
示す金属組織顕微鏡写真図。
【図2】従来のシリンダライナを形成するホーニング加
工による、実験材の加工面を示す金属組織顕微鏡写真
図。
【図3】本発明の第1の実施の形態によるシリンダライ
ナを形成するホーニング加工による、実験材の表面の黒
鉛開放率と耐スカッフ性との関係を示すグラフ。
【図4】本発明の第1の実施の形態によるシリンダライ
ナを形成するホーニング加工による、実験材の表面の粗
さの値とストローク回数との関係を示すグラフ。
【図5】本発明の第2の実施の形態による、シリンダラ
イナの内周面に表面処理を施す場合の、シリンダライナ
の下地粗さの値と表面処理後の粗さの値との関係を示す
グラフ。
【図6】シリンダライナの内周面にホーニング加工を施
すための、従来のホーニングヘッドを示す断面図。
【図7】従来のシリンダライナの内周表面の粗さの値と
オイル消費量との関係を示すグラフ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年6月1日(2000.6.1)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施の形態による
シリンダライナについて図1乃至図4に基づき説明す
る。シリンダライナを製造する際のホーニング加工に用
いられるホーニング仕上げ砥石は、繊維状弾性ホーニン
グ仕上げ砥石である。このホーニング砥石の粗さは、G
C3000L、又はGC3000LとAES2000
の混合と同等である。このホーニング砥石を使用するこ
とにより、表面の加工フローの発生を未然に抑えた、超
仕上げホーニング加工を施すことができる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土居 宗彦 栃木県下都賀郡野木町野木1111番地 日本 ピストンリング株式会社栃木工場内 Fターム(参考) 3C058 AA02 AA09 CA01 CB02 CB05 CB10 3G024 AA22 EA01 FA00 GA12 GA16 HA02 3J044 AA02 AA12 AA20 BA02 BB05 BB39 BC13 DA09 EA02

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダ内壁に固着され、ピストンが内
    周面を摺動するシリンダライナにおいて、 該内周面の粗さが0.4〜0.8μmR3Zであり、か
    つ該内周面の黒鉛開放率が80%以上であることを特徴
    とするシリンダライナ。
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