JP2003201910A - ピストンエンジン用のシリンダライナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価なホーニング加工装置が不要で、製造に
要する時間が短縮される仕方にて、シリンダライナーを
製造する方法を提供する。 【解決手段】 大型２工程クロスヘッドエンジンのピス
トンエンジン用のシリンダライナー（１）は、ライナー
の内面（７）上にピストンリングに対する駆動面を有
し、該駆動面は、最初に、カッティング工具により波形
の頂部と谷との間の高さ（ｈ）の差が少なくとも0.005
ｍｍである波形パターンを内面に切り込んで設定され
る。ホーニング加工を行わずに、その高さを平坦領域
（１８）内に少なくとも0.004ｍｍ塑性圧縮して、波形
の頂部を除去した後、波形の谷（１７）の底部が上記領
域よりも少なくとも0.001ｍｍだけ低い高さにする。長
手方向部分で、仕上がったライナー（１）の内面（７）
は、部分的に波形の形状をした面を有し、該面において
波形の谷（１７）が平坦領域（１８）により仕切られ
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、最初に、湾曲した
刃部分を有する少なくとも１つの切断工具を使用して、
波形の頂部と谷との間にて高さの異なる波形パターンを
少なくとも0.005ｍｍだけ内面に切り込み、その次に、
ピストンの上死点の位置に最も近い少なくとも駆動面に
てそのパターンから波形の頂部を除去し、長手方向部分
にて、仕上げライナー内面が、波形の谷が略平面状領域
である平坦領域によって仕切られた部分的な波形面を有
するようにすることにより、該ライナーの該内面に該ピ
ストンリングに対する駆動面が設定されるようにした、
大型の２行程クロスヘッドエンジンのようなピストンエ
ンジン用のシリンダライナーの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】独国特許第683262号には、ライナーの内
面をホーニング加工することにより波形パターンの波形
の頂部が除去されるようにした上記型式の方法で製造さ
れたシリンダライナーが記載されている。この方法は、
内面に波形のパターンを切り込む１つの機械加工装置か
らホーニング加工機械の新たな設置位置までシフトする
ことを必要とする。更に、ホーニング加工自体が、ライ
ナーが回転する間に、幾つかのホーニング加工用砥石を
有するヘッドがそのライナーを貫通するように進んでそ
のホーニング加工砥石が波形の頂部から材料を削って除
去する、コスト高で且つ時間のかかる機械加工の工程で
ある。特に、より大型のシリンダライナーの場合、ホー
ニング加工装置は、入手するのに高価である。

【０００３】スイス国特許第342409号には、ライナーの
表面に波形のパターンを切り込むことによりライナーの
内面にピストンリングの駆動面が形成されるようにし
た、シリンダライナーが記載されている。かかるライナ
ーは、波形カットと称され、そのパターンは、通常、ら
旋状であり、カッティング工具は、ライナーが回転する
間に、特定の速度にてライナーの長手方向に送られる。
このスイス国特許に記載された１つの有利な点は、溝に
潤滑油が溜まり、このために油ポケットが生じ、この結
果、ピストンリングとライナーの内面との間の潤滑が促
進されることである。

【０００４】このライナーの内面に波形のパターン（ラ
イナーの長手方向にまとまったパターン）を切り込むこ
とは、波形に切り込むことでライナーが所望の内径寸法
に機械加工されるため、内面のホーニング加工が回避さ
れるという、製造上の有利な点をもたらすものである。
ライナーが作動したとき、ピストンリングが波形の頂部
を摩耗させ、波形の谷の間に平坦領域が生じるが、これ
と同時に、ピストンリングも摩耗される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】大型の２行程クロスヘ
ッドエンジンの開発は、益々大きいシリンダ出力、従っ
て、より大きい有効平均圧力の方向に向かっている。有
効平均圧力18.2バール、シリンダ出力5,700ｋＷの最新
のエンジンを製造することができる。このことは、ピス
トンリングにおける圧力の低下が大きくなり、また、ラ
イナーの内面との接触力が増大するため、ピストンリン
グ及びシリンダライナーへの要求が増すことを意味す
る。このため、ライナーの内面に、完全に波形のパター
ンに切り込むならば、突き出す鋭い波形の頂部が、ピス
トン及びライナーの慣らし運転時に、ピストンリングを
焼き付かせる可能性があるという問題点が予測される。

【０００６】デンマーク国特許第139111号には、内面に
ら旋状に切った溝が形成されたシリンダライナーが記載
されており、この場合、そのら旋形のピッチが非常に大
きいため、その波形の谷は、例えば、シリンダの長手方
向に４ｍｍの長さＬを有する平坦領域によって仕切られ
る。その溝を切る前に、このライナーをホーニング加工
しなければならず、このことは、最初に、その１つの設
置位置にて略その最終的な内寸法に機械加工し、その次
に、ホーニング加工機械に取り付けて、ホーニング加工
し、再度、溝を切るために最初の設置位置に位置変更し
なければならないから、ライナーの製造がコスト高とな
る。大型エンジン用のシリンダライナーは、重量のある
構成要素であり、このため、それらの位置を変更し且つ
機械加工装置内に設定することは時間がかかる。

【０００７】日本国特許出願第5-65849号には、ピスト
ンエンジン用のシリンダブロックが図示されており、こ
の場合、穿孔加工した後のシリンダにホーニング加工が
行われ、刻み目付きのパターンにて研削条痕又は溝が形
成される。こうした研削条痕は、ピストンリングを傷付
ける可能性のある尖った小さい突起物を含む。これを防
止するために、シリンダの内側は、幾つかの圧延加工工
具により磨き加工される。円筒状表面の小さい突起を滑
らかにする、かかる磨き工程は、周知の工程である。こ
の日本国特許出願の書類に記載されたシリンダブロック
は、異なる機械内の幾つかの設定位置間にて位置変更し
なければならない。

【０００８】本発明の目的は、高価なホーニング加工装
置が不要となり、ライナーの取り扱いが容易となり、ま
た、その製造に要する時間が短縮されるような仕方に
て、都合良く切った波形パターンにてシリンダライナー
を製造する方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このことに鑑みて、本発
明による方法は、シリンダライナーが25ｃｍ乃至100ｃ
ｍの範囲の内径と、100ｃｍ乃至400ｃｍの範囲の長さと
を有し、ホーニング加工を行わずに、その高さを少なく
とも0.004ｍｍだけ上記の平坦領域内に塑性圧縮するこ
とにより、波形の頂部が除去され、その圧縮後の波形の
谷の底部が上記の領域よりも少なくとも0.001ｍｍ低い
高さを有するようにすることを特徴とする。

【００１０】この塑性圧縮は、ライナーの内面に波形の
パターンが切り込まれ、波形の頂部が略平面状領域であ
る平坦領域内に圧縮される間に、単一で且つ同一の装置
内に極めて大形のライナーを保持することができるよう
にして、比較的簡単で且つ低廉な装置により技術的に複
雑でない方法にて行うことができる。更に、この大形の
寸法のライナー用に、極めて高価なホーニング加工装置
の購入が不要となる。更に、波形の谷間の平坦領域にお
いて、ライナーの内面は、ライナー及びピストンリング
の慣らし運転にとって極めて有利な表面の特徴を実現す
る。このロール加工（圧延加工）した面は、尖った突起
物が存在しない一方、ライナーとピストンリングとの間
の潤滑にとって問題を生じる可能性があるような完全に
平滑、又は鏡の程度までは磨かれてはいない。波形の頂
部の塑性圧縮は、例えば、小型の圧延加工工具（このた
めの装置は最も簡単なものであるから、かかる工具が好
ましい）を使用して圧延加工（ローリング加工）により
行うことができる。これと代替的に、圧延加工は、ライ
ナーの全長に亙って伸長する単一のローラを使用して行
ってもよい。波形の面の高さに対する上述した制限値
は、圧延加工前は、波形の谷と頂部との間に、0.01乃至
0.02ｍｍの高さの差がある波形のパターンにとって特に
有利である。上述した制限値の範囲内にて波形の頂部が
塑性変形することにより、ライナーの内面は、ピストン
リングを穏やかに慣らし運転することを可能にする面が
得られる。この波形の谷の深さが0.001ｍｍ以下になっ
たならば、達成される潤滑状態は満足し得るものではな
くなる。

【００１１】好ましくは、この波形パターンは、ライナ
ーが回転している間に、ある送り速度にて中ぐり棒によ
りライナーの長手方向に進められる少なくとも１つのカ
ッティング工具にてライナーの内面に切り込まれ、波形
のパターンが少なくとも１つのら旋状の切り込みとして
形成され、カッティング工具と同一の中ぐり棒によって
前方に移動される圧延工具とともに内面を回転させるこ
とで塑性圧縮が為されるようにする。このことは、シリ
ンダライナーを１つの設定位置から別の機械の設定位置
に位置変更するときの時間の無駄を無くす。ライナーの
内面にら旋状の切り込みが為されたならば、中ぐり棒を
ライナーから外に出して、圧延加工工具を取り付け、そ
の後に、中ぐり棒をライナー内に再度差し込んで、圧延
加工を行う。カッティング工具及び圧延加工工具は、ま
た、それぞれのクロススライド又はそれぞれのホルダ内
に取り付け、必要に応じて、ライナーの内面に関して工
具を後方又は前方に駆動することにより、適正な工具の
交換が為されるようにすることができる。カッティング
工具を有する中ぐり棒は、該工具の半径方向への変位に
よりそのカッティング工具の切り込み深さを調節し得る
ようにされている。このため、存在する中ぐり棒の選択
的な調節機能を利用して圧延加工工具をライナーの半径
方向に移動させることにより圧延加工圧力を適宜に調整
することができる。

【００１２】また、圧延加工は、工具ヘッド内に取り付
けられた幾つかのローラを有する圧延加工工具で行うこ
ともできる。この工具はパイプの内面を圧延加工（ロー
リング加工）する工具から公知であるが、かかる工具
は、パイプ径が一定である、比較的小さいパイプ径に特
に適している。塑性圧縮は、好ましくは単一のローラを
有する圧延加工工具により圧延加工で行い、ライナーの
内面に関するその工具の半径方向位置は調節可能であ
り、また、該工具は、ライナーが回転されている限り、
ライナーの長手方向に向けて前方に駆動することができ
る。このことは、同一の工具を使用して、内径の異なる
ライナーを圧延加工することを可能にする。また、使用
するローラが単一であることは、該ローラが半径方向に
変位することにより、圧延加工圧力を極めて正確に調節
し、波形パターンの過剰な圧延加工を回避することがで
きる。幾つかのローラが使用される場合、それらのロー
ラを狭い限界値の範囲内で同時に制御しなければならな
いが、このことは、特に、１つのローラに加わる力が変
化して、その力が別のローラに伝達される可能性がある
ため、困難なことである。

【００１３】圧延加工工具（ローリング加工工具）は、
現在の圧延加工圧力を表示するインジケータと関係付け
て、内面を圧延加工する間に、その圧延加工圧力を監視
し且つ微調整し得るようにすることが望ましい。シリン
ダライナーは、単一のエンジン又は同一寸法の幾つかの
エンジンに対して１つのシリーズものとして製造される
ことが多く、このようなシリーズものの製造において、
適当な圧延加工圧力の経験を特定寸法のシリンダライナ
ーに再度応用することを可能にし、また、ライナーを最
初に圧延加工するときに圧延加工工具を調節し得るよう
に、インジケータを使用することも可能である。

【００１４】このライナーの製造を容易にするため、波
形パターンの切り込みは、ライナーの直径が25ｃｍ乃至
100ｃｍの範囲内にあるとき、例えば、±0.1−0.2ｍｍ
の許容公差にてライナーの内径を切ることにより行うこ
とができる。この許容公差にも拘わらず、パターンにお
ける波形の高さは、例えば、±0.003ｍｍ以下といった
遥かに精密な許容公差にて切ることができ、それは、カ
ッティング工具における工具ビットの円弧状の刃部分
は、ライナーの内径及びパターンにおける所望の波形の
高さに依存して、例えば、100ｍｍ乃至800ｍｍといった
極めて大きい半径を有するからである。更に、その直径
の変化が極めて遅く、隣の波形を略等しい直径にて切り
込むことができるからである。ライナーの内径はライナ
ーの長さに亙って変化するものの、この内径の許容公差
のため、この圧延加工工具は、ライナーの長手方向に向
けて工具が動くときの所望の圧延加工圧力を適宜に保つ
ことができる。

【００１５】直径の変化が少ないため、極めて簡単な設
計の工具における圧延加工圧力は、アームにより支持さ
れた圧延加工工具により保つことができる。このアーム
は、圧延加工圧力が加わったとき、ライナーの半径方向
に向けてその弾性限界値の範囲内で内方に曲がり、これ
により、このアームは、半径方向への弾性により直径の
変化を補正する。これと代替的に、現在の圧延加工圧力
を示す上記のインジケータからの信号に基づいて、調節
駆動体により半径方向に連続的に調節可能であるクロス
スライドに圧延加工工具を取り付けてもよい。

【００１６】ピストンエンジンが駆動するとき、ピスト
ンの上方にあるチャンバ内の圧力は、そのピストンが上
死点位置から離れる方向に動くときに低下、その低下す
る圧力の結果、ピストンリングとライナーとの間の力が
小さくなる。特定の場合、ピストンがその上死点から離
れ、ピストンの下降行程の一部にて下死点位置に向けて
動くとき、最上方ピストンリングがその上を摺動する領
域を含む、ライナーの上方部分においてのみ圧延加工が
為されるように、ライナーを製造することも可能であ
る。この内面の圧延加工は極めて迅速に行われるため、
ライナーの上方部分への圧延加工を制限することにより
何ら実質的な時間の短縮は為されないが、400ｃｍ程度
の長さの極めて大形のライナーの場合、中ぐり棒はそれ
ほど長い必要は無いから、圧延加工装置の寸法の縮小化
が可能となる。

【００１７】圧延加工することにより、波形の谷の間に
おける平坦領域の面積がロール加工領域のライナーの総
面積の25％乃至75％を占めるように波形の頂部を変形さ
せることができる。その平坦領域が占める面積が25％以
下である場合、ピストンリングとの接触面積は極めて小
さくなり、このため、過剰な加熱のため、リングの材料
が損傷する可能性がある。その理由は、熱がライナーに
十分に伝達されないからである。また、この不十分な接
触面積は、ピストンリングの圧力密封効果を損なう可能
性がある。その平坦領域が占める面積が75％以上である
場合、油ポケットは極めて小さくなるため、潤滑状態
（局所的状態）は劣化する。圧延加工により、波形の谷
間の平坦領域が圧延加工領域内にてライナーの総面積の
40％乃至60％を占めるように、波形の頂部が変形するよ
うにすることが好ましい。これは、潤滑状態と、熱負荷
及び圧力密封状態との相反する条件の妥協であると同時
に、特定の製造許容公差がライナーの作動状態に対して
重要でないように、上記の閾値の限界値に対して適宜の
距離を提供するものである。

【００１８】燃焼室内での極めて高圧に対して密封し得
るピストンリングの機能は、圧延加工することで、連続
する波形の谷間の平坦領域がライナーの長手方向に伸長
するある値（±１ｍｍの範囲内にて、最小のリング高さ
を有するピストンリングのリング高さの１／４に等しい
値）を有するように波形の頂部が変形されるようにする
ことで確実にすることができる。このように製造したシ
リンダライナー内のピストンが波形のパターンにてこの
領域に沿って長手方向に駆動されるとき、ピストンリン
グの各々は、連続する少なくとも２つの平坦領域により
取り巻かれており、このことは、ピストン上方にある加
圧空気がら旋状の溝又は谷を通じて吹き出され、ピスト
ンリングの下方に流れるのを防止する。

【００１９】波形の頂部の高さの少なくとも0.006ｍ
ｍ、最大0.018ｍｍ、好ましく最大は0.015ｍｍだけ平坦
領域内に圧縮され、波形の谷の底部がこれらの領域より
も少なくとも0.002ｍｍだけ低い高さにあるように、波
形の頂部を変形させることが最も適当である。局所的に
これらの狭い制限値を超えても、ライナーの内面が許容
可能な面を保つことは、依然、可能である。

【００２０】本発明の一つの好適な実施の形態におい
て、平坦領域と波形の谷との間に提供される高さの半径
方向への平均差が、圧縮前のパターン内にて波形の頂部
と波形の谷との間の高さの平均差の７％乃至66％を占
め、好ましくは、16％乃至36％を占めるように、波形に
切ったパターンを変形させる。

【００２１】また、本発明は、ライナーの内面上にピス
トンリング用の駆動面を有する、大型の２行程クロスヘ
ッドのような、ピストンエンジン用のシリンダライナー
に関し、この駆動面が、少なくともピストンの上死点位
置に最も近い領域で、長手方向部分に、波形の谷が平坦
領域によって仕切られた部分的な波形のパターンを有す
る。本発明によるこのシリンダライナーは、25ｃｍ乃至
100ｃｍの範囲の内径と、100ｃｍ乃至400ｃｍの範囲の
長さとを有し、平坦領域は、尖った突起の無いロール加
工面（圧延加工面）であり、波形の谷の底部がこれらの
領域よりも少なくとも0.001ｍｍだけ低い高さを有し、
連続的な波形の谷間の平坦領域は、ライナーの長手方向
への伸長部分を有し、該伸長部分は最小のリング高さを
有するピストンリングのリング高さの１／４の±１ｍｍ
の範囲内であることを特徴とする。このシリンダライナ
ーは、駆動面の上述した有利な点を有している。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施例について、極めて
概略図的な図面を参照しつつ、以下に更に詳細に説明す
る。添付図面において、図１には、大型の２行程クロス
ヘッドエンジン用のシリンダライナー１が図示されてい
る。エンジン寸法に依存して、シリンダライナーは、内
径が典型的に25ｃｍ乃至100ｃｍの範囲であり、対応す
る典型的な長さが100ｃｍ乃至400ｃｍの範囲の各種の寸
法にて製造することができる。このライナーは、通常、
鋳鉄から製造され、また、ライナーは、一体に鋳造する
か、又は２つの部分に分けて、その端部同士を合わせて
共に接合することもできる。図面において、長手方向軸
線２の右側に図したライナー半体は、縦断面図で示して
ある。周知の方法にて、ライナーは、環状の下向きの面
３をエンジンフレームボックス又はシリンダブロックの
頂部板上に位置決めすることにより、エンジン（図示せ
ず）内に取り付けることができ、その後に、ピストンリ
ング５を有するピストン４をシリンダ内に取り付ける。
シリンダカバーをその環状の上向き面６上にてライナー
の頂部に配置し且つ頂部板にクランプ止めする。

【００２３】ピストンリング５は、ライナー７の内面に
沿って摺動する。このため、その内面は、リングの外側
部とライナーの内面との擦り減り又は焼き付きを防止し
得るように、リングと内面との間に十分な潤滑を確保す
る構造とすることが重要である。エンジ内にてピストン
及びライナーを慣らし運転する間に、この表面の構造は
極めて重要である。上述したように、このため、その内
面に波形のパターンを有するシリンダライナーを製造
し、波形の頂部を除去するようにすることが望まれる。
内面の全体に沿って当該パターンを有するライナーを製
造することが可能である。また、このパターンは、ライ
ナーの上方部分においてのみ機械加工することもでき、
従って、この部分が、ピストンの下降行程の最初の40％
にてピストンリング５によって掃引されるようにする。
また、この部分は、20％、25％、30％、35％又は中間的
な値のようなその他の相対的寸法を有することができ
る。

【００２４】ライナーの下方部分に掃気穴８を機械加工
する前に、ライナーの内面７の機械加工が終了する。こ
れは、図２にその一部のみを示した大寸法の旋盤の一種
として設計された極めて大型の中ぐり機械にて行われ
る。以下の説明において、この機械は旋盤と称する。ク
レーンによって、水平な長手方向軸線を有するライナー
が持ち上げられ、旋盤の回転軸線に関して中心決めされ
る。その後に、旋盤の一端を４つのチャック９により旋
盤の駆動主軸にクランプ止めする一方、ライナーの他端
は、幾つかの支持ローラ１１（ライナーの外面上を走行
する）を有するホルダ１０により、中心に位置決めして
支持される。該ホルダ１０は、旋盤のベッド１２上にて
変位可能である。

【００２５】主軸と反対側の他端にて、旋盤は、図示し
ないサドルを有している。このサドルは、極めて重く且
つ剛性な中ぐり棒１３を支持している。このバー１３
は、旋盤床の上にてサドルが変位することで駆動され
て、その長手方向軸線に対して同軸状にシリンダライナ
ーに出入りする。この主軸に最も近い端部にて、中ぐり
棒は、ライナーの半径方向に向けて工具１５を調節し得
るクロススライドの形態をした工具ホルダ１４を有す
る。

【００２６】ライナーを取り付けたとき、ライナーを有
する回転軸は回転され、内面７は、例えば、直径に対し
て５ｍｍの精度で粗旋削される。次に、湾曲した刃部分
を有する工具ビットにて精密旋削を行い、この精密な旋
削により形成されたライナーの内面に波形を切ったパタ
ーン内に波形の谷の所望の形状を形成する切り込みが為
される。連続する２つの波形の頂部間の距離Ｓ（図５）
は、中ぐり棒を長手方向に変位させる間に前方送りする
ことにより、所望通りに調節される。この距離は、送り
量と同一の長さとする。内径98ｃｍのシリンダライナー
において、シリンダライナー１回転当りの送り量は８ｍ
ｍであることが適している一方、内径50ｃｍ以下のシリ
ンダライナーの場合、４ｍｍの送り量を選択することが
できる。このピッチは、ピストンの内、最小高さのリン
グに対して、リングのリング高さの１／２に等しい値と
なるように選択することができる。

【００２７】波形の頂部と谷との間の高さｈの半径方向
の差（図５）は、工具ビットの刃部分の曲率により決ま
る。この曲率が大きければこの高さの差はより大きくな
る。この高さの差は、0.06ｍｍ程度とすることができる
が、通常、0.01乃至0.02ｍｍの範囲であることが好まし
い。

【００２８】波形パターンを切り込んだ後、中ぐり棒を
ライナーから除去し、圧延加工工具を内面７に関して半
径方向に配置し、これにより、内面がロール加工（圧延
加工）され、波形の頂部の材料が塑性変形される、即
ち、半径方向外方に圧縮されて、仕上がった内面が、図
５に図示した、ら旋溝又は波形の谷１７を有する形状と
なるようにする。図５に図示したライナーの内面の長手
方向部分は、明確化のため変形させてあり、半径方向へ
の寸法は何倍にも拡大してある。波形の谷は、この長手
方向へ向けて、波形のパターンを有するライナーの長さ
の25乃至75％、典型的に、40乃至60％を占める、平面状
領域である平坦領域１８により仕切られている。

【００２９】図３に図示した簡単な設計において、圧延
加工工具は、ローラ１９を備え、そのローラが工具ホル
ダ２２（中ぐり棒１３により支持されている）の凹所内
に固定されたクロスアーム２１の端部にてフォーク状ヘ
ッド２０内に回転可能に取り付けられるようにすること
ができる。工具ホルダ又は工具自体は、ライナーの半径
方向に特定の僅かな可撓性を有し、ライナーの直径が数
１０ｍｍ変化しても、このホルダの弾性的な曲がりによ
り吸収され、クロスアームは、長手方向、即ち、ライナ
ーの半径方向に調節可能である。

【００３０】圧延加工工具の設計のもう一つの例が図４
に図示されている。この場合、ローラ２３は、ヘッド２
４内に片側lのみ埋め込まれており、その後方にて該ロ
ーラは支持ローラ２５と接触する。該ヘッドは、２つの
部分２６ａ、２６ｂ（相互に弾性的であるが、所定の圧
延加工圧力を保つ部分）に仕切られた斜め方向に伸長す
る角度部分上に取り付けられる。インジケータ２７は、
現在の圧延加工圧力の程度を示す。視覚的なインジケー
タに代えて、該工具には、圧延加工圧力を測定し且つ調
節目的又は遠隔測定に利用可能な電気信号を発生させる
誘電システムを設けることもできる。この角度部分は、
中間部品２８を介して中ぐり棒の工具ホルダ１４内に取
り付けられ、この工具ホルダの軸方向への変位によりそ
の圧延加工圧力を調節することができる。この型式の工
具は、ドイツの会社である、Ｗ・ヒゲンシェイト（Hege
nscheidt）ＧｍｂＨ、セレー（Celle）から、ＥＧ14と
いう型式にて市販されている。

【００３１】この圧延加工圧力インジケータは、中ぐり
棒のクロススライドに組み込むことができる。該クロス
スライドは、圧延加工工具と略同一の半径方向への圧力
を受ける。また、この旋盤は、例えば、半径方向及び軸
方向へのクロススライドの変位をそれぞれデジタル表示
するディスプレイを備えることもできる。かかるディス
プレイは、圧延加工工具がライナーの内面と小さい力で
接触し得るように配置したとき、リセット可能であり、
このため、クロススライドの外方への変位が圧延加工圧
力を表示する。

【００３２】ローラの長手方向軸線は、ライナーの内面
に関して自由角度αを形成し、この角度の頂点は、矢印
Ａで示した送り方向に向けて前方を向いている。以下
に、内径35ｃｍのシリンダライナーに関する一例につい
て説明する。

【００３３】実施例１ 該ライナーは、通常、大型エンジンの場合、鋳鉄であ
る、ライナー材料で出来ており、粗旋削した後、ライナ
ーの内面をら旋状の波形に切ったパターンにてその全長
にわたって最終的に旋削して、波形の頂部間の距離ｓ＝
４ｍｍ、波形の高さｈ＝約0.015ｍｍとなるようにす
る。次に、中ぐり棒のカッティング工具に代えて、図３
に示した圧延加工工具を使用した。最初に、ローラを小
さい力にてライナーの内面と接触させることにより、圧
延加工圧力を調節し、その後に、直径にて測定したと
き、Ｆ＝0.03ｍｍだけ外方に変位するように、即ち、半
径方向への変位が0.015ｍｍとなるように、中ぐり棒の
クラススライドを設定した。クロスヘッドの調節に伴っ
て圧延加工工具が対応して半径方向に変位しないことに
留意すべきである。その理由は、その変位の相当部分を
使用して、クロススライド、工具ホルダ及び工具に圧力
を付与する、即ち、圧延加工圧力を高めるからである。
このことは、通常、旋盤にて使用されるカッティング工
具の設定と著しく相違するものである。ライナーは、90
ｒｐｍにて回転し得るようにされており、その結果、圧
延加工工具とライナーとの内面との間の相対速度Ｖ＝10
0ｍ／分となり、中ぐり棒は、送り速度ｓ＝0.5ｍｍ／１
回転にてライナー内に変位された。

【００３４】目視検査の結果、より大きい圧延加工圧力
であることが望ましく、その送り速度は著しくより高速
であることが分かった。 実施例２ 圧延加工パラメータを別にして、このシリンダライナー
は、実施例１と同一の方法にて製造した。その圧延加工
は、Ｖ＝100ｍ／分、直径上のＦ＝0.10ｍｍ、及びｓ＝
4.0ｍｍ／１回転のパラメータにて行った。

【００３５】目視検査及び粗さ測定の結果、この送り速
度は適当であり、波形の谷間の領域は十分に画成された
伸長距離を有し且つ略平面状であることが分かった。 実施例３ 圧延加工パラメータを別にして、このシリンダライナー
は、実施例１と同一の方法で製造した。その圧延加工
は、Ｖ＝100ｍ／分、直径上におけるＦ＝0.15ｍｍ、及
びｓ＝4.0ｍ／１回転のパラメータにて行った。

【００３６】目視検査及び粗さ測定の結果、送り速度は
依然として適当であり、波形の谷間の領域は大きい伸長
距離を有し、ライナーの内面の約30％を占めることが分
かった。

【００３７】実施例４ 圧延加工パラメータを別にして、このシリンダライナー
は、実施例１と同一の方法で製造した。その圧延加工
は、Ｖ＝100ｍ／分、直径上におけるＦ＝0.20ｍｍ、及
びｓ＝4.0ｍｍ／１回転のパラメータにて行った。

【００３８】目視検査及び粗さ測定の結果、送り速度は
依然として適当であり、波形の谷間の領域は、大きい伸
長距離を有し、ライナーの内面の40％を占めることが判
明した。

【００３９】シリンダライナーを実施例１と同一の方法
にて製造したが、圧延加工に代えて、部分的にホーニン
グ加工を行い、波形の頂部を除去する比較実験を行っ
た。実施例４にて製造し且つ部分的にホーニング加工し
たライナーの表面を５倍の倍率にて写真撮影した（図６
及び図７）。表面の粗さは、パーセン（Ｐｅｒｔｈｅ
ｎ）粗さ試験計測器にて測定した（図８及び図９）。こ
の場合、半径方向への倍率が極めて大きいように調節し
た。記録したストリップの場合、ｙ軸方向への10ｍｍ
は、0.025ｍｍの距離を示す一方、ｘ軸方向への10ｍｍ
は１ｍｍの距離を示す。

【００４０】図６は、ホーニング加工による明瞭な環状
の研削条痕又は溝を示し、図８の粗さ試験から、波形の
頂部が除去された平坦領域内における多数の小さい点が
あることが分かる。

【００４１】図７に示したロール加工面は、著しく細か
い外観を呈し、図９の粗さ試験から波形の谷間の平坦領
域は、尖った突出点が少ないが、その表面は、依然とし
て、その平坦領域にて高さの差のある、丸味を付けた小
さい部分を多数、有している。このことは、その表面へ
の十分な油の付着に寄与する。

【００４２】波形に切ったパターン及びローる加工した
パターンについて上述した寸法上の説明において、上述
した値は平均値であることを理解すべきである。粗さ試
験のストリップで示したように、この表面は、寸法に含
まれない、大きい局所的凹所を有する。これらは、典型
的に、表面における黒鉛付着分、又は合金により形成さ
れる同様の変化物である。これらの凹所は、平坦領域と
も呼ばれる略平面状領域にも存在する。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリンダライナーの長手方向部分の部分側面図
である。

【図２】一部分図示した機械加工装置内に取り付けられ
たシリンダライナーの斜視図である。

【図３】圧延加工工具の斜視図である。

【図４】別の圧延加工工具の側面図である。

【図５】本発明に従って圧延加工したシリンダライナー
の内面に沿った縦断面図である。

【図６】波形を切り込み且つ一部分をホーニング加工し
たシリンダライナーの内面の写真を示す、５倍の拡大図
である。

【図７】本発明に従って波形を切り込み且つ圧延加工し
たシリンダライナーの同様の写真である。

【図８】図６に図示したライナーの表面上における粗さ
測定の写真である。

【図９】図７に図示したライナーの内面における粗さ測
定の写真である。

【符号の説明】

１ シリンダライナー ２ 長手方
向軸線 ３ 環状の下向きの面 ４ ピスト
ン ５ ピストンリング ６ 環状の
上向きの面 ７ ライナー ８ 掃気穴 ９ チャック １０ ホル
ダ １１ 支持ローラ １２ ヘッ
ド １３ 中ぐり棒 １４ 工具
ホルダー １５ 工具 １７ 波形
の谷 １８ 平坦領域 １９ ローラ ２０ フォーク状ヘッド ２１ クロ
スアーム ２２ 工具ホルダ ２３ ロー
ラ ２４ ヘッド ２５ 支持
ローラ ２６ａ、２６ｂ 部分 ２７ イン
ジケータ ２８ 中間部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブラント，ペーター・アラン デンマーク王国デーコー−4600 ケーゲ, ハストルプヴェイ 17アー Ｆターム(参考） 3C036 AA19 3G024 AA26 EA10 FA14 GA00 GA10 3J044 AA18 BA02 BC12 CC01 CC05 EA02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大型の２工程クロスヘッドエンジンのよ
   うなピストンエンジン用のシリンダライナー（１）であ
   って、該シリンダライナーの内面（７）におけるピスト
   ンリングの駆動面が、最初に、湾曲した刃部分を有する
   少なくとも１つのカッティング工具により、波形の頂部
   と谷との間にて少なくとも0.005ｍｍの高さ（ｈ）の差
   を有する波形パターンを前記内面に切り込むことによっ
   て確立され、 次に、前記ピストンの上死点位置に最も近い少なくとも
   駆動面にて前記波形の頂部を前記パターンから除去し、
   長手方向部分にて、前記仕上がったライナー（１）の前
   記内面（７）が、前記波形の谷（１７）が平坦領域（１
   ８）により仕切られた部分的な波形の形状の面を有す
   る、前記シリンダライナー（１）を製造する方法にし
   て、 前記シリンダライナーが、25ｃｍ乃至100ｃｍの範囲の
   内径と、100ｃｍ乃至400ｃｍの範囲の長さとを有し、前
   記波形の頂部の高さの少なくとも0.004ｍｍが前記平坦
   領域（１８）内に塑性圧縮されることにより、前記波形
   の頂部がホーニング加工をせずに除去され、該圧縮後の
   前記波形の谷（１７）の底部が、前記平坦領域よりも少
   なくとも0.001ｍｍ低い高さとなるようにすることを特
   徴とする、製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法にして、前記少な
   くとも１つのカッティング工具により前記波形パターン
   が前記ライナーの前記内面に切り込まれ、 該カッティング工具は、前記ライナーが回転している間
   に、送り速度（ｓ）にて中ぐり棒により前記ライナーの
   長手方向に向けて前進され、 前記波形パターンが少なくとも１つのら旋状切り込みと
   して形成され、 前記塑性圧縮が、前記カッティング工具と同一の中ぐり
   棒により前方に駆動される圧延加工工具により前記内面
   を圧延加工することにより行われることを特徴とする、
   方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の方法にし
   て、圧延加工による前記塑性圧縮が、単一のローラ（１
   ９、２３）を有する圧延加工工具により行われ、 該圧延加工工具の半径方向位置が、前記ライナーの前記
   内面に関して調節可能であり、 該圧延加工工具が、前記ライナー（１）が回転されてい
   る間に、該ライナーの前記長手方向に向けて前方に駆動
   可能であることを特徴とする、方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の方法にして、前記圧延
   加工工具が、現在の圧延加工圧力を表示するインジケー
   タ（２７）を備えることを特徴とする、方法。
5. 【請求項５】 請求項３又は請求項４に記載の方法にし
   て、前記ライナー（１）の前記内径が前記ライナーの長
   さに亙って変化するが、前記圧延加工工具は、該工具が
   前記ライナーの前記長手方向に動くとき、前記所望の圧
   延加工圧力を保つことを特徴とする、方法。
6. 【請求項６】 請求項２乃至請求項５の何れかの項に記
   載の方法にして、前記ピストン（４）がその上死点位置
   から動き、前記ピストン行程の一部が前記下死点位置に
   向けて下方に動くとき、最上方のピストンリングがその
   上を摺動する領域である、領域を含むライナーの上方部
   分においてのみ、前記圧延加工が行われることを特徴と
   する、方法。
7. 【請求項７】 請求項２乃至請求項６の何れかの項に記
   載の方法にして、前記波形の谷（１７）間の平坦領域
   （１８）の前記面積が前記ロール加工領域における前記
   ライナー（１）の前記総面積の25％乃至75％、好ましく
   は、40％乃至60％を占めるように、前記波形の頂部が変
   形されることを特徴とする、方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の方法にして、連続した
   波形の谷（１７）間の前記平坦領域（１８）が前記ライ
   ナーの前記長手方向にある距離だけ伸長する部分を有
   し、該伸長部分が、最小のリング高さを有する前記ピス
   トンリングの前記リング高さの１／４の±１ｍｍの範囲
   となるように、圧延加工により前記波形の頂部が変形さ
   れることを特徴とする、方法。
9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項８の何れかの項に記
   載の方法にして、前記波形の頂部の少なくとも0.006ｍ
   ｍ、最大0.018ｍｍ、好ましくは最大0.015ｍｍが前記平
   坦領域（１８）内に圧縮され、 前記波形の谷（１７）の前記底部が、前記領域よりも少
   なくとも0.002ｍｍ低い位置にあるように、前記波形の
   頂部が変形されることを特徴とする、方法。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９の何れかの項に
    記載の方法にして、前記平坦領域（１８）と前記波形の
    谷（１７）との間の高さの半径方向への平均的な差が、
    圧縮前の前記パターン内の波形の頂部と波形の谷との間
    の高さ（ｈ）の平均差の７％乃至66％、好ましくは、そ
    の16％乃至36％の範囲を占めるように前記波形に切った
    パターンが変形されることを特徴とする、方法。