JP2002364455A - シリンダブロックとその成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン燃焼時のピストン位置を考慮して決
定した面粗度大の領域を有するシリンダブロックと、当
該シリンダブロックを円滑に加工できる成形方法及び装
置を提供する。 【解決手段】 シリンダブロック１は、ボア内周面２ａ
に沿って摺動するピストンリングＲのトップリングＲ_t
が上死点となる位置から燃料の燃焼によりボア２内が最
大圧力となるときのオイルリングＲの位置までのボア内
周面頭部領域Ｔを、当該頭部領域Ｔから基端４の基部領
域Ｂより面粗度Ｒａを大きくしたことを特徴とする。成
形装置は、面粗度大用砥石１２ａと面粗度小用砥石１２
ｂとを同一ホーニングヘッド２０に設け、面粗度小用砥
石１２ｂの軸方向長さｂが前記頭部領域Ｔに相当する軸
方向長さｔ分だけ短くしたことを特徴とする。シリンダ
ブロック１の成形方法は、まずボア内周面全面をテーパ
状に面粗度大用砥石１２ａにより加工し、次に面粗度小
用砥石１２ｂによりストレートに仕上げ加工することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのシリン
ダブロック、特にボア内周面の構造とその成形方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シリンダブロックあるいはシリ
ンダライナー（以下、シリンダブロックと略称する）の
ボア内周面の加工は、ホーニングヘッドにホーニング砥
石を取り付け、ホーニング砥石に拡張圧力を与えながら
上下に所定のストローク移動し、かつ回転させることに
より行なっている。

【０００３】この加工は、ボア内周面を所定径及び所定
の面粗度に仕上げなければならないことから、例えば、
粗加工、仕上げ加工という工程順で行なっているが、い
ずれの工程においてもホーニング砥石を所定ストローク
上下動させることによりボア内周面全面を均一な面粗度
に加工している。

【０００４】しかし、最近では、ボア内周面は、全面が
均一な面粗度とせず、部分的に面粗度を変えることがあ
る。つまり、高温高圧となる上部は、比較的低圧となる
下部に比し、摩擦損失や耐スカッフ性（耐焼付き性）を
高める必要があることから、面粗度を下部に比し大と
し、ここにオイルが保有されやすくしているものがあ
る。

【０００５】また、この点をさらに改良したものもあ
る。ボア内周面上部を面粗度大とすれば、ここに未燃ガ
スが溜まり、ＮＯｘが発生しやすいという問題があるこ
とから、ボア上端と上死点のピストンリングの上部との
間の面粗度を、上死点のピストンリングの上部とボア下
端との間の面粗度よりも小さくしたものも提案されてい
る（特開平７−５４７０７号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、面粗度
に変化をつけ、シリンダブロックのボア内周面の摩擦損
失や耐スカッフ性を高める点をより完全なものとするに
は、ボア上端と上死点のピストンリングの上部との間の
面粗度を他の部分の面粗度よりも小さくするのみでは、
不十分である。理由については後に詳述する。

【０００７】また、ボア内周面の面粗度を部分的に変え
る加工を行なう場合においても、従来の方法あるいは装
置では種々問題がある。

【０００８】仮に、粗加工用の面粗度が大きいホーニン
グ砥石（以下、面粗度大用砥石）と、仕上げ加工用の面
粗度が小さいホーニング砥石（以下、面粗度小用砥石）
を用い、ボア内周面を部分的に面粗度が異なる加工を施
す場合に、仕上げ加工用の砥石のストロークを短くして
加工すれば、加工した部分と他の部分との間に段差が生
じる虞がある。特に、ホーニング加工は、軸方向に所定
の長さを有する細長いホーニング砥石を上下にストロー
クさせることにより行なうものであるから、部分的に面
粗度を異ならしめようとすれば、ストロークの範囲は小
範囲に規制され、作業性が低下するという不具合もあ
る。

【０００９】さらに、この部分的加工を行なう場合に砥
石全面を使用しないと、砥石自体が偏摩耗し、砥石寿命
が短くなり、その交換作業が量産性の低下に影響する虞
もある。

【００１０】本発明は、上述した課題に鑑みなされたも
ので、シリンダブロックのボア内周面の摩擦損失や耐ス
カッフ性を高めるには、エンジン燃焼時のピストン位置
を考慮してなされるべきであることに着目し、この点か
ら面粗度が異なる部分を決定したシリンダブロックと、
当該シリンダブロックを円滑に加工できる成形方法及び
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記す
る手段により達成される。

【００１２】（１）ボア内周面に沿って摺動するピスト
ンリングのトップリングが上死点となる位置から燃料の
燃焼によりボア内が最大圧力となるときのオイルリング
の位置までのボア内周面頭部領域を、当該頭部領域から
基端の基部領域より面粗度を大きくしたことを特徴とす
るシリンダブロック。

【００１３】（２）前記最大圧力となるときのオイルリ
ングの位置は、前記トップリングが上死点にある位置の
クランク角を０度としたとき、当該クランク角が２０度
近辺である前記(1)のシリンダブロック。

【００１４】（３）前記頭部領域の面粗度Ｒａは、０．
１５〜１μｍであり、他の基部領域の面粗度Ｒａが、
０．１μｍ未満である(1)又は(2)のシリンダブロック。

【００１５】（４）面粗度大用砥石と面粗度小用砥石と
を同一ホーニングヘッドに設け、前記面粗度小用砥石の
軸方向長さは、ボア内周面に沿って摺動するピストンリ
ングのトップリングが上死点となる位置から燃料の燃焼
によりボア内が最大圧力となるときのオイルリングの位
置までのボア内周面頭部領域に相当する軸方向長さ分だ
け面粗度大用砥石の軸方向長さより短くしたことを特徴
とするシリンダブロックの成形装置。

【００１６】（５）ボア内周面の頂端部から基端部に向
けて内径が漸減するテーパ状にボア内周面全面を面粗度
大用砥石により加工する第１工程と、前記ボア内周面に
沿って摺動するピストンリングのトップリングが上死点
となる位置から燃料の燃焼によりボア内が最大圧力とな
るときのオイルリングの位置までのボア内周面頭部領域
からボア内周面の基端までを面粗度小用砥石により加工
する第２工程と、からなるシリンダブロックの成形方
法。

【００１７】（６）前記面粗度小用砥石は、ホーニング
ヘッドに複数個設けられ、各面粗度小用砥石の下端が前
記ホーニングヘッドの下端に設けられ、各面粗度小用砥
石上端における軸方向長さの変化代（ΔＬ）が、加工時
のストローク量の変化代（ΔＳ）より大きくなるように
したことを特徴とする前記(5)のシリンダブロックの成
形方法。

【００１８】（７）前記面粗度小用砥石は、前記頭部領
域に対する拡張圧力が当該頭部領域から基端の基部領域
より弱くなるようにしたことを特徴とする前記(5)又は
(6)のシリンダブロックの成形方法。

【００１９】

【発明の効果】請求項１，２，３に記載の発明では、ト
ップリングが上死点となる位置から燃料の燃焼によりボ
ア内が最大圧力となるときのオイルリングの位置までの
ボア内周面頭部領域、つまり、トップリングが上死点に
ある位置とクランク角が２０度近辺にあるオイルリング
の位置との間の頭部領域を、当該頭部領域から基端の基
部領域より面粗度を大きく、例えば、頭部領域の面粗度
Ｒａが０．１５〜１μｍ、他の基部領域の面粗度Ｒａ
が、０．１μｍ未満としたので、エンジンが最も摩擦損
失や耐スカッフ性を高める必要がある領域に多量のオイ
ルを保持でき、エンジン特性に合った面粗度を有するシ
リンダブロックとすることができる。

【００２０】したがって、耐スカッフ性が要求される部
分での信頼性を確保しつつオイルの消費が低減し、ＨＣ
量等の発生を抑制することになる。

【００２１】請求項４に記載の発明では、ボア内周面の
面粗度が部分的に異なるシリンダブロックを形成する場
合に、面粗度小用砥石の軸方向長さが頭部領域に相当す
る軸方向長さ分だけ面粗度大用砥石より短くしたので、
面粗度が大から小に変化する部分を段差なく滑らかに徐
々に変化させることができる。また、ストロークの範囲
を規制されることもないので、作業性が低下することも
ない。さらに、砥石全面を使用するので、砥石の偏摩耗
による寿命の低下を防止でき、量産性の低下を来たすこ
ともない。

【００２２】請求項５に記載の発明では、まず、ボア内
周面全体をテーパ状に面粗度大で成形し、次に、面粗度
小の部分を所定径に削落する加工としたので、面粗度大
の頭部領域と面粗度小の基部領域を簡単に成形でき、し
かも面粗度の変化部分も段差なく徐々に滑らかに面粗度
が変化するように加工できる。また、作業性、量産性の
点でも問題を生じることがない。

【００２３】また、面粗度小用砥石をボア内周面下面で
拡張し加工を開始すると、ホーニングヘッドとボア内周
面の軸心を一致させることができ、ボアの偏り加工を防
止でき、面粗度のバラツキも抑制でき、精度のよいボア
内周面に仕上げることができ、加工自体も容易でコスト
的に有利となる。

【００２４】請求項６に記載の発明では、複数の面粗度
小用砥石で加工するとき、各砥石の軸方向長さの変化代
がストロークの変化代より大きくすると、面粗度の変化
部分において砥石が加工する回数が変化し、面粗度の変
化部分がより滑らかな変化となり、段差が生じにくく、
製造時の信頼性が向上する。

【００２５】請求項７に記載の発明では、面粗度小用砥
石の頭部領域側拡張圧力を他の基部領域側加圧力より弱
くすれば、面粗度の変化部分がより滑らかな変化となり
面粗度のバラツキを抑制でき、一層滑らかで精度のよい
ボア内周面に仕上げることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
本発明の実施の形態を説明する。 ＜シリンダブロックの構造＞図１は本発明の実施の形態
を示すシリンダブロックの断面図であるが、図１におい
ては、シリンダブロック１のボア２内において上死点の
位置にあるピストン３と、ピストンリングＲ（トップリ
ングＲ_t，セカンドリングＲ_s，オイルリングＲ_oの総
称）が示されている。また、ボア２の内周面２ａの一部
は面粗度が大きいことが容易に分るように一部誇張して
図示している。

【００２７】本実施の形態に係るシリンダブロック１
は、ボア２内にピストン３が設けられ、このピストン３
の頭部に３本のピストンリングＲが設けられているが、
ボア２の内周面２ａに沿って摺動するピストンリングＲ
の内、トップリングＲ_tが上死点となる位置（実線の位
置）から下方の所定範囲（以下単に「頭部領域Ｔ」と称
する）のボア内周面２ａにおける面粗度が当該頭部領域
から基端の基部領域Ｂより「大」とされている。

【００２８】ここに、「頭部領域Ｔ」とは、トップリン
グＲ_tが上死点にある位置と、ボア２内に噴射された燃
料が燃焼することによりピストン３が上死点の位置から
下降し、ボア２内が最大の圧力及び温度となった時点で
のオイルリングＲ_oの位置との間の領域をいい、「基部
領域Ｂ」とは、ボア２内が最大の圧力及び温度となった
時点でのオイルリングＲ_oの位置から基端４までの間の
領域をいう。

【００２９】エンジンは、ピストン３が上死点にあると
きにボア２内が最大圧力、最高温度になるものではな
く、ピストン３が上死点から僅かに下降したときに圧力
及び温度が最高になる。

【００３０】図２は同シリンダブロックにおける燃焼圧
とクランク角の関係を示すグラフであるが、この図に示
すように、エンジンにおけるボア２内での燃焼圧Ｐは、
ピストン３が上死点にあるとき（クランク回転角θが０
度の場合）から急激に立ち上がり、僅かにピストンが下
降したとき（クランク回転角約２０度の場合）が最高に
なる。勿論、圧力のみでなく温度も最高になる。

【００３１】したがって、シリンダブロック１とピスト
ンリングＲとの間の摩擦損失や耐スカッフ性を高める必
要がある部分は、トップリングＲ_tが上死点にある位置
から、ピストンリングＲの最下位のものであるオイルリ
ングＲ_oがクランク回転角約２０度の位置となる前記頭
部領域Ｔに相当するボア内周面２ａとすることが好まし
い。つまり、頭部領域Ｔのボア内周面２ａにおける面粗
度をボア内周面２ａの基部領域Ｂより「大」とすれば、
ここにオイルが保有されやすくなり、ピストンリングＲ
との間の摩擦損失や耐スカッフ性を高めることができ
る。

【００３２】ここにおいて、最も好ましいボア内周面２
ａの面粗度Ｒａの範囲を図３（Ａ）及び図３（Ｂ）にて
説明する。

【００３３】図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、シリンダボア
がＦＣＡ材、ピストンがアルミニウム材のエンジンを５
００〜１００００ｒｐｍ程度に回転させて実験を行な
い、面粗度に対する耐スカッフ荷重及びオイル消費量の
関係、基部領域面粗度に対するＨＣ量の関係をそれぞれ
求めて示したものである。

【００３４】図３（Ａ）に示すように、面粗度が小さい
ほど耐スカッフ性は低下する反面、オイル消費量は低減
できる。逆に、面粗度が大きいほど耐スカッフ性は向上
する反面、潤滑オイルの消費量は多くなる。

【００３５】すなわち、ボア２表面の微細な凹凸部の凹
部内に潤滑オイルが残留するので、面粗度が小さいと、
潤滑オイルの残留量が少ないことから、潤滑性が低下し
て耐スカッフ性が低下する反面、オイル消費量は低減で
きる。逆に、面粗度が大きいと、潤滑オイルの残留量が
多くなることから、潤滑性が高くなり耐スカッフ性が向
上し、潤滑オイルの消費量は多くなるのである。

【００３６】ここで、図２に示すように、エンジンにお
けるボア２内での燃焼圧Ｐ（及び温度）は、最大ピスト
ン３のトップリングＲ_tがクランク回転角で０度から急
激に立ち上がり、２０度で最高値になる。そのため、こ
の区間においては、最もピストン３がボア２内で耐スカ
ッフ性（耐焼付き性）を高める必要がある。そして、図
３（Ａ）に示すように、面粗度Ｒａが０．１５μｍ未満
の場合には、耐スカッフ性の面で十分な効果が認められ
ず、それ以上であれば焼付き防止効果が高い。しかし、
面粗度が大き過ぎると、必要以上に潤滑オイルが表面に
残留し、オイル消費量が多くなるので、実用上の消費量
を考察すると、１μｍが限度である。

【００３７】以上の理由で、頭部領域Ｔの面粗度Ｒａを
０．１５μｍ〜１μｍの範囲とするのが最も好ましい。

【００３８】また、基部領域Ｂにおいては、ピストンリ
ングＲとボア２の内周面２ａとの間の相対速度が高く、
油膜も形成されやすい上、燃焼圧力も低いことから、耐
スカッフ性をさほど高める必要はなく、オイル消費量を
より低減させるのが好ましく、実用上ではオイル消費量
を十分少なくでき、さらに後述するＨＣ量をも考慮して
０.１μｍ以下が最も好ましい。

【００３９】このように本シリンダブロックでは、ピス
トンリングＲのボア内での摺動時に耐スカッフ性が要求
される上死点付近での信頼性が高められ、基部領域Ｂの
面粗度ＲａによりＨＣ量対策等の排気に関する性能も向
上することになり、また、オイル消費あるいはフリクシ
ョン等に関する性能も向上することになる。 ＜成形装置＞次に、前記頭部領域Ｔを有するシリンダブ
ロックの成形装置について説明する。

【００４０】図４は本発明の実施形態に係るシリンダブ
ロックの成形装置を示す概略図、図５は同成形装置のホ
ーニング加工状態を示す断面図、図６は図５の６−６線
に沿う概略断面図である。

【００４１】本実施形態のシリンダブロックの成形装置
１０は、図４に示すように、ホーニングヘッド部２０と
制御部４０とを有している。ホーニングヘッド部２０
は、主軸２１の下端に連結された本体２２を有してい
る。

【００４２】この本体２２は、上下のフランジ２３，２
４間に円筒状部２５が設けられたもので、この円筒状部
２５には放射状に当該円筒状部２５を貫通する多数の溝
部が形成されている。この溝部内に薄肉で中心部分から
放射状に突出されたテーパコーン２６，２７（図６参
照）が設けられ、このテーパコーン２６，２７のテーパ
面２６ａ，２７ａに、前記フランジ２３，２４間に設け
られた砥石台２８，２９の内面側に２段形成されたテー
パ面２８ａ，２９ａが当接されている。

【００４３】なお、前記下部フランジ２４には中央に通
孔３０が開設され、この通孔３０にテーパコーン２６，
２７の下端部が挿通し、当該テーパコーン２６，２７が
本体２２内で軸方向に移動可能となっている。

【００４４】これらテーパコーン２６，２７の軸方向移
動は，各上端に一体的に形成された押棒２６ｂ，２７ｂ
を後述する制御部の拡張モータ４４，４５の作動により
それぞれ独立に行なう。各テーパコーン２６，２７の軸
方向往復移動により両テーパ面２６ａ，２７ａ及び２８
ａ，２９ａを介して砥石台２８，２９が本体２２内で半
径方向に拡張縮小するようになっている。

【００４５】なお、この押棒２６ｂ，２７ｂの駆動に
は、拡張モータ４４，４５のみでなく、バネ、油圧装置
（いずれも図示せず）等を使用してもよい。

【００４６】これら砥石台２８，２９の外周面には、図
５，６に示すように、面粗度大用砥石１２a（図６にお
いては砥石表面を誇張して示している）と面粗度小用砥
石１２ｂが接着あるいはネジにより固定されているの
で、前記砥石台２８，２９の拡張縮小によりホーニング
砥石１２a，１２ｂがシリンダブロック１のボア内周面
２ａに対し接離するようになる。

【００４７】特に、本実施形態では、面粗度小用砥石１
２bの軸方向長さｂが頭部領域Ｔの軸方向長さ分ｔだけ
面粗度大用砥石１２aの軸方向長さａより短くしてい
る。

【００４８】前述のように本実施形態のシリンダブロッ
ク１は、頭部領域Ｔの面粗度が大きく、基部領域Ｂの面
粗度が小さいことから、ボア内周面全体を一括して加工
することはできない。

【００４９】このため、面粗度大用砥石１２aと面粗度
小用砥石１２bとを同一ホーニングヘッド部２０に設
け、該面粗度小用砥石１２bの軸方向長さｂが頭部領域
Ｔの軸方向長さｔ分だけ面粗度大用砥石１２aの軸方向
長さａより短くし、これにより面粗度大用砥石１２aで
加工した後に面粗度小用砥石１２bで加工する場合、上
下ストロークにより面粗度大部分から面粗度小部分に変
化する部分の円滑化を図っている。

【００５０】ここにおいて、面粗度大用砥石１２aとし
ては、例えば、♯１５０〜３００程度のものを使用する
ことが好ましく、面粗度小用砥石１２bとしては、例え
ば、♯５００〜１５００程度のものを使用することが好
ましい。

【００５１】なお、本実施形態では、シリンダブロック
１の内径寸法を測定するエアーマイクロ３１が設けられ
ている。

【００５２】一方、前記制御部４０は、各種制御を実行
する演算制御部４１と、面粗度大用砥石１２aのストロ
ーク位置を検出し、該検出されたストローク位置に基づ
くストローク信号を演算制御部４１へ出力するストロー
ク位置検出器４２と、エアーマイクロ３１からの情報信
号に基づきシリンダブロック１における内径寸法の測定
結果を演算制御部４１へ出力する流量計４３と、演算制
御部４１から出力される信号により駆動され、各砥石台
２８，２９の拡張量を操作する拡張モータ４４，４５
と、演算制御部４１から出力される信号によりストロー
クを操作するストローク操作部４６と、主軸２１を回転
させる主軸回転モータ４７とから構成されている。

【００５３】このように構成された成形装置１０の動作
を説明する。

【００５４】まず、拡張モータ４４，４５によりテーパ
コーン２６，２７を上昇し、砥石台２８，２９を本体２
２の内方へ移動することにより縮径した状態とする。こ
の状態から、図５に示すように、シリンダブロック１の
ボア２内にホーニングヘッド部２０を挿入する。

【００５５】次に、拡張モータ４５を逆転することによ
りテーパコーン２７を軸方向の下方に向かって本体２２
内に押し込むと、テーパ面２７ａ及び２９ａを介して砥
石台２９が半径方向外方へ押し拡げられ、面粗度大用砥
石１２aがボア内周面２ａと接触し、主軸２１から本体
２２に伝達される回転運動と軸方向往復運動によって粗
加工を実行する。

【００５６】ここで、ストローク位置検出器４２が押棒
２７ｂのストローク位置を検出すると共にエアーマイク
ロ３１を用いてボアの内径を測定し、流量計４３により
計測値を演算制御部４１へ出力する。

【００５７】演算制御部４１が所定の演算処理後、スト
ローク操作部４６に対して信号を出力し、この信号に基
づいてストローク操作部４６は、ボア内径が所定値とな
るようにストローク中心位置およびストローク長を制御
する。

【００５８】粗加工が完了すると、仕上げ加工を実行す
る。仕上げ加工に当っては、まず、拡張モータ４４を逆
転する。これによりテーパコーン２６が軸方向の下方に
向かって本体２２内に押し込まれ、両テーパ面２６ａ及
び２８ａを介して砥石台２８が半径方向外方へ押し拡げ
られ、面粗度小用砥石１２bがボア内周面２ａと接触す
る。この状態で、主軸２１を駆動すると、この主軸２１
から本体２２に伝達される回転運動と軸方向往復運動に
よって仕上げ加工が行なわれる。

【００５９】ここでも、ストローク位置検出器４２が押
棒２６ｂのストローク位置を検出すると共にエアーマイ
クロ３１を用いてボアの内径を測定し、流量計４３によ
り計測値を演算制御部４１へ出力し、ストローク操作部
４６が、ボア内径が所定値となるようにストローク中心
位置およびストローク長を制御する。

【００６０】本実施形態では、面粗度小用砥石１２bの
軸方向長さｂが前記頭部領域Ｔの軸方向長さ分ｔだけ面
粗度大用砥石１２aの軸方向長さａより短くしているの
で、仕上げ加工時に頭部領域Ｔと基部領域Ｂとの間の変
化部Ｈが滑らかに変化するように加工されることにな
る。

【００６１】また、ホーニングヘッド２０とボア内周面
２ａの軸心を一致させることができるので、ボア２の偏
り加工を防止でき、さらに、砥石台２８，２９の半径方
向外方へ拡張圧力やストローク長の調整によってもシリ
ンダブロック１の面粗度を頭部領域Ｔから面粗度小の他
の部分にかけて滑らかに変化させることができることに
なる。

【００６２】しかも、ストロークの範囲を規制されるこ
ともないので、作業性が低下することもなく、砥石全面
を使用するので、砥石の偏摩耗による寿命の低下を防止
でき、量産性の低下を来たすこともない。 ＜成形方法１＞前記成形装置では、シリンダブロック１
のボア内周面２ａを面粗度大用砥石１２aと面粗度小用
砥石１２bとを選択的に使用することにより加工してい
るが、ボア内周面２ａをテーパ状にした後に仕上げ加工
を行なえばより容易に成形できる。

【００６３】図７は本発明に係るシリンダブロック成形
方法の第１実施形態における第１段階のシリンダブロッ
クを示す断面図、図８は同実施形態における第２段階の
シリンダブロックを示す断面図であるが、これら各図に
おいて付された符号は、図１〜６に示す部材と共通する
部材には同一符号を付している。また、ボア２の内周面
２ａは面粗度が大きいことが容易に分るように一部誇張
して図示している。

【００６４】本成形方法では、シリンダブロック１のボ
ア内周面２ａを二段階に分けて加工する。まず、第１段
階の加工は、図７に示すように、シリンダブロック１の
ボア内周面２ａをテーパ状に粗加工する。ここに、テー
パ状とは、図示のようにボア内周面２ａの頂端部から基
端部つまりクランク側に向けてボア内径が漸減すること
をいい、頂端部側の半径が基端部側の半径よりΔｄだけ
大きくなるようにしている。

【００６５】第２段階の加工は、図８に示すように、前
記頭部領域Ｔの下部から基部領域Ｂのボア内周面をスト
レートに仕上げ加工する。

【００６６】さらに、前記図４を参照しつつ、図９によ
り同成形方法を詳述する。

【００６７】図９は同実施形態のフローチャート、図１
０は同実施形態の砥石ストロークと時間の関係を示す説
明図、図１１は同実施形態の砥石ストロークと拡張圧力
の関係を示す説明図である。

【００６８】まず、両拡張モータ４４，４５によりテー
パコーン２６，２７を上昇し、砥石台２８，２９を本体
２２の内方へ移動することにより砥石台２８，２９を内
方移動つまり縮径した状態としてシリンダブロック１の
ボア内にホーニングヘッド部２０を挿入する（ステップ
１）。

【００６９】次に、面粗度大用砥石１２ａの拡張モータ
４５を逆転することによりテーパコーン２７を、軸方向
の下方に向かって本体２２内に押し込むと、両テーパ面
２７ａ及び２９ａを介して砥石台２９が半径方向外方へ
押し拡げられる（ステップ２）。

【００７０】面粗度大用砥石１２aがボア内周面２ａと
接触状態となると、この状態を保って主軸２１から本体
２２に伝達される回転運動と軸方向往復運動によって第
１段階の加工を実行する。

【００７１】この第１段階の加工では、ボア内周面２ａ
全面を面粗度大用砥石１２ｂにより粗加工しているの
で、ボア内周面２ａの面粗度は、全面に渡り「大」とな
るが、ここでの面粗度Ｒａは、前述と同様、０．１５〜
１μｍ程度とする。

【００７２】加工開始と同時に、ストローク位置の調整
を行なう（ステップ３）。ストローク位置の調整は、ス
トローク位置検出器４２により押棒２６ｂ，２７ｂのス
トローク位置を検出すると共にエアーマイクロ３１を用
いてボアの内径を測定し、所定のテーパ状に成形されて
いるか否かを判断することにより行なう（ステップ
４）。

【００７３】演算制御部４１は、ストローク位置検出器
４２からの信号を所定の演算処理した後、ストローク操
作部４６に対して信号を出力し、この信号に基づいてス
トローク操作部４６は、主軸２１のストロークを制御す
る。また、エアーマイクロ３１によるボア２の内径を測
定し、流量計４３により計測値を演算制御部４１へ出力
する。

【００７４】ボア２が所定のテーパ状に成形されていな
ければ、ステップ２に戻り、ストローク長の調整及びボ
ア内径の測定操作を繰り返し行なう。所定のテーパ状で
あれば、第２段階の加工を開始することになる。

【００７５】第２段階の加工は、既にホーニングヘッド
部２０がシリンダブロック１のボア内に挿入された状態
であるため、まず、面粗度大用砥石１２aの縮小から開
始する（ステップ５）。面粗度大用砥石１２aの縮小
は、拡張モータ４５を回転し、テーパコーン２７を、軸
方向の上方に向かって引き上げ、バネなどにより砥石台
２９が半径方向内方へ移動する。

【００７６】面粗度大用砥石１２aが縮小された後、面
粗度小用砥石１２bを拡張する（ステップ６）。面粗度
小用砥石１２bの拡張は、拡張モータ４４を逆転し、テ
ーパコーン２６を、軸方向の下方に向かって本体２２内
に押し込む。これにより両テーパ面２６ａ及び２８ａを
介して砥石台２８が半径方向外方へ押し拡げられ、面粗
度小用砥石１２bが上下等しく拡張される。この面粗度
小用砥石１２bの拡張は、ボア内周面２ａがテーパ状と
なっているため、面粗度小用砥石１２bがボア内周面下
端において行なうことが好ましい。

【００７７】面粗度小用砥石１２bがシリンダブロック
１と接触状態となると、この状態を保って主軸２１から
本体２２に伝達される回転運動と軸方向往復運動によっ
て第２段階の加工を実行する。

【００７８】本実施形態では、第２段階の加工を開始す
る場合、ホーニングヘッドを一旦ボア２内から抜き出す
必要がなく、第１段階の加工完了後、面粗度小用砥石１
２ａをボア内周面で拡張して仕上げ加工を開始できるの
で、ホーニングヘッド２０とボア２の軸心を一致させる
ことができ、ボアの偏り削りを防止でき、面粗度のバラ
ツキまでも抑制できることになる。

【００７９】そして、第２段階の加工の開始と同時に、
ストローク位置の調整（ステップ７）と、面粗度小用砥
石１２bの拡張圧力の調整（ステップ８）を行なう。ス
トローク位置の調整は、ストローク位置検出器４２によ
り押棒２７ｂのストローク位置を検出すると共にエアー
マイクロ３１を用いてボアの代表内径を測定し、所定径
に成形されているか否かあるいは第２段階の加工が所定
時間経過したか否かを判断することにより行なう（ステ
ップ９）。

【００８０】ここにおいて、演算制御部４１は、ストロ
ーク位置検出器４２からの信号を所定の演算処理した
後、ストローク操作部４６に対して信号を出力し、この
信号に基づいてストローク操作部４６は、主軸２のスト
ロークを制御する。また、エアーマイクロ３１によるボ
ア２の内径を測定し、流量計４３により計測値を演算制
御部４１へ出力する。

【００８１】ボア２が所定径に成形されていないかある
いは第２段階の加工が所定時間経過していなければ、ス
テップ６に戻り、ストローク長の調整及びボア内径の測
定操作を繰り返し行なう。所定径となるかあるいは所定
時間経過すれば、加工を終了する。

【００８２】この第２段階の加工では、面粗度小用砥石
１２ａにより仕上げ加工しているので、頭部領域Ｔ以外
の基部領域Ｂの面粗度は、「小」となる。この基部領域
Ｂの面粗度Ｒａは、前述のように０．１μｍ未満とす
る。

【００８３】ただし、当該砥石１２ａが加工していない
部分である頭部領域Ｔの面粗度は、面粗度大のままとな
るが、面粗度大領域から面粗度小領域に移行する変化部
Ｈにおいては、当初前記ボア内周面２ａの形状をテーパ
状としているために、図８に示すように面粗度が徐々に
変化し、加工の段差を生じることなく円滑に成形され
る。

【００８４】また、この第２段階の加工において、面粗
度大用砥石１２ａより軸方向長さが短い面粗度小用砥石
１２bを用いて加工すれば、図１０に示すように、砥石
の位置出しを行なった後、通常の仕上げ加工に移るが、
ホーニングヘッド部２０のストロークが上方に移行する
に従い、面粗度小用砥石１２bの上部が徐々に頭部領域
Ｔに入り込み、前記変化部Ｈの平滑化加工を行なうこと
なる。ただし、面粗度小用砥石１２bの加工ストローク
は、頭部領域Ｔの大きな面粗度を潰さないために、不必
要に頭部領域Ｔに入り込むことは好ましくなく、シリン
ダヘッド１の上端を上限とし、これを超えないようにす
ることが好ましい。

【００８５】このようにすれば、面粗度大の部分から面
粗度小の部分への変化部Ｈが極めて滑らかで段差なく変
化させることができる。

【００８６】また、図１１に示すように、この加工時の
面粗度小用砥石１２bに対する拡張圧力を、前記頭部領
域Ｔの近傍となるほど小さくしてもよい。このようにす
れば、さらに前記変化部Ｈが滑らかで段差なく変化させ
ることができることになり一層好ましいものとなる。

【００８７】このように本実施形態では、面粗度小用砥
石１２bの軸方向長さｂが頭部領域Ｔの軸方向長さ分ｔ
だけ面粗度大用砥石１２aの軸方向長さａより短くし、
面粗度大用砥石１２aによりテーパ状に仕上げた後に面
粗度小用砥石１２bで所定のボア径となるようにしてい
るので、頭部領域Ｔは面粗度大の砥石１２aのみにより
加工され、基部領域Ｂは面粗度小の砥石１２bにより加
工され、面粗度大の部分から面粗度小の部分への変化部
Ｈは極めて滑らかで段差なく変化させることができるこ
とになる。 ＜成形方法２＞前記成形方法１は、面粗度小用砥石１２
bの軸方向長さｂは、面粗度大用砥石１２aの軸方向長さ
ａよりｔだけ短くしたものであるが、各面粗度小用砥石
１２bの軸方向長さｂは全て同じである。しかし、ホー
ニングヘッド部２０に複数設けられている面粗度小用砥
石１２bの軸方向長さｂは、種々変化させることがより
好ましい。

【００８８】図１２は同実施形態の砥石の配列状態を示
す水平断面図、図１３は同実施形態の砥石の配列状態を
示す側面図、図１４は同実施形態の砥石ストロークと時
間の関係を示す説明図である。

【００８９】図１２に示すように、ホーニングヘッド部
２０は、砥石台２８，２９の外周面に複数個の面粗度大
用砥石１２ａと面粗度小用砥石１２bが交互に設けられ
ているが、面粗度大用砥石１２ａの軸方向長さａは、全
て同じ長さであるが、面粗度小用砥石１２bは、図１３
に示すように、軸方向長さｂがそれぞれ異なる面粗度小
用砥石１２b₁，１２b₂，１２b₃とされている。

【００９０】このような面粗度小用砥石１２b₁〜１２b₃
を用いて加工すれば、図１４に示すように、砥石の位置
出しを行なった後、通常の仕上げ加工に移るが、ホーニ
ングヘッド部２０のストロークが上方に移行するに従
い、面粗度小用砥石１２b₁〜１２b₃の上部が頭部領域Ｔ
に入り込み、変化部Ｈの平滑化加工を行なうことなる。

【００９１】ただし、面粗度小用砥石１２b₁〜１２b₃の
加工ストロークは、頭部領域Ｔの大きな面粗度を潰さな
いために、不必要に頭部領域Ｔに入り込むことは好まし
くなく、シリンダヘッド１の上端を上限とし、これを超
えないようにすることが好ましい。

【００９２】この場合、面粗度小用砥石１２b₁〜１２b₃
における各軸方向長さｂの変化代（ΔＬ）は、図１４に
示す加工時のストローク量の変化代（ΔＳ）より大きく
することが好ましい。ΔＬ＞ΔＳであれば、加工時に面
粗度大の頭部領域Ｔに各面粗度小用砥石１２b₁〜１２b₃
の上端が異なる砥石で加工することになり、面粗度大か
ら小への変化部Ｈが一層滑らかに変化するように仕上げ
ることができるからである。

【００９３】この場合の面粗度小用砥石１２bの加圧力
も、前記頭部領域Ｔに近い側が基部領域Ｂ側より弱くな
るようにすれば、前記変化部Ｈの滑らかさはさらに助長
されることになり、好ましい。

【００９４】本発明は、上述した実施形態のみに限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変使用す
ることができる。例えば、上記した実施形態は、シリン
ダヘッドを上下に設置して加工する場合であるが、本発
明は、これのみに限定されるものではなく、シリンダヘ
ッドの設置状態は左右あるいは斜め等適宜選択できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示すシリンダブロック
の断面図である。

【図２】 同シリンダブロックにおける燃焼圧とクラン
ク角の関係を示すグラフである。

【図３】 Ａは頭部領域の面粗度と耐スカッフ性及びオ
イル消費量との関係を調べた実験結果を示すグラフ、Ｂ
は基部領域の面粗度と排気ガス中に含まれるＨＣ量との
関係を調べた実験結果を示すグラフである。

【図４】 本発明のシリンダブロックの成形装置を示す
概略図である。

【図５】 同成形装置によりホーニング加工状態を示す
断面図である。

【図６】 図５の６−６線に沿う概略断面図である。

【図７】 シリンダブロック成形方法の第１実施形態に
おける第１段階でのシリンダブロックを示す断面図であ
る。

【図８】 同実施形態における第２段階でのシリンダブ
ロックを示す断面図である。

【図９】 同実施形態のフローチャートである。

【図１０】 同実施形態の砥石ストロークと時間の関係
を示す説明図である。

【図１１】 同実施形態の砥石ストロークと拡張圧力の
関係を示す説明図である。

【図１２】 同実施形態の砥石の配列状態を示す水平断
面図である。

【図１３】 同実施形態の砥石の配列状態を示す側面図
である。

【図１４】 同実施形態の砥石ストロークと時間の関係
を示す説明図である。

【符号の説明】

２…ボア、 ２ａ…ボア内周面、 ４…基端、 １２a…面粗度大用砥石、 １２ｂ…面粗度小用砥石、 ２０…ホーニングヘッド、 a…面粗度大用砥石の軸方向長さ、 ｂ…面粗度小用砥石の軸方向長さ、 Ｂ…他の基部領域、 Ｒａ…面粗度、 Ｒｔ…トップリング、 Ｔ…ボア内周面頭部領域、 ｔ…頭部領域の軸方向長さ、 θ…クランク角。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボア内周面に沿って摺動するピストンリ
   ングのトップリングが上死点となる位置から燃料の燃焼
   によりボア内が最大圧力となるときのオイルリングの位
   置までのボア内周面頭部領域を、当該頭部領域から基端
   の基部領域より面粗度を大きくしたことを特徴とするシ
   リンダブロック。
2. 【請求項２】 前記最大圧力となるときのオイルリング
   の位置は、前記トップリングが上死点にある位置のクラ
   ンク角を０度としたとき、当該クランク角が２０度近辺
   である請求項１に記載のシリンダブロック。
3. 【請求項３】 前記頭部領域の面粗度Ｒａは、０．１５
   〜１μｍであり、他の基部領域の面粗度Ｒａが、０．１
   μｍ未満である請求項１又は２に記載のシリンダブロッ
   ク。
4. 【請求項４】 面粗度大用砥石と面粗度小用砥石とを同
   一ホーニングヘッドに設け、前記面粗度小用砥石の軸方
   向長さは、ボア内周面に沿って摺動するピストンリング
   のトップリングが上死点となる位置から燃料の燃焼によ
   りボア内が最大圧力となるときのオイルリングの位置ま
   でのボア内周面頭部領域に相当する軸方向長さ分だけ面
   粗度大用砥石の軸方向長さより短くしたことを特徴とす
   るシリンダブロックの成形装置。
5. 【請求項５】 ボア内周面の頂端部から基端部に向けて
   内径が漸減するテーパ状にボア内周面全面を面粗度大用
   砥石により加工する第１工程と、 前記ボア内周面に沿って摺動するピストンリングのトッ
   プリングが上死点となる位置から燃料の燃焼によりボア
   内が最大圧力となるときのオイルリングの位置までのボ
   ア内周面頭部領域からボア内周面の基端までを面粗度小
   用砥石により加工する第２工程と、からなるシリンダブ
   ロックの成形方法。
6. 【請求項６】 前記面粗度小用砥石は、ホーニングヘッ
   ドに複数個設けられ、各面粗度小用砥石の下端が前記ホ
   ーニングヘッドの下端に設けられ、各面粗度小用砥石上
   端における軸方向長さの変化代（ΔＬ）が、加工時のス
   トローク量の変化代（ΔＳ）より大きくなるようにした
   ことを特徴とする請求項５に記載のシリンダブロックの
   成形方法。
7. 【請求項７】 前記面粗度小用砥石は、前記頭部領域に
   対する拡張圧力が当該頭部領域から基端の基部領域より
   弱くなるようにしたことを特徴とする請求項５又は６に
   記載のシリンダブロックの成形方法。