JP2005009634A

JP2005009634A - シリンダライナの変形防止装置及びシリンダライナの変形防止方法

Info

Publication number: JP2005009634A
Application number: JP2003176641A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Ishikawa; 佳樹石川; Isataka Fujii; 功隆藤井
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】手間及びコストがかからず、再現性がよく、且つ繰返し精度が高く、シリンダライナの製造工程における加熱処理中に行われるシリンダライナの変形防止のためのシリンダライナの変形防止装置及びシリンダライナの変形防止方法の提供。
【解決手段】シリンダライナの変形防止装置１は、変形防止容器１０と変形防止具２０とを備える。変形防止が行われるシリンダライナ２は、全体が変形防止容器１０に覆われた状態で変形防止容器１０内に収容される。変形防止容器１０の内周面１０Ｂとシリンダライナ２の外周面２Ｃとの間には変形防止具２０が充填される。変形防止具２０は、シリンダライナ２の線膨張係数と同等以上の材料からなり、変形防止容器１０は、シリンダライナ２の線膨張係数と同等又は同等以下の材料からなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリンダライナの変形防止装置及びシリンダライナの変形防止方法に関し、特に、シリンダライナの製造工程において行われる加熱処理中のシリンダライナの変形を防止するためのシリンダライナの変形防止装置及び変形防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に設けられるシリンダライナは、その製造工程において内周摺動面に表面処理が施される。表面処理としては、例えば、国際公開第ＷＯ０１／３３０６５Ａ１号パンフレットに記載されているような加熱処理たる水蒸気処理が行われ、内周摺動面上に酸化鉄皮膜が生成される。水蒸気処理は、シリンダライナとなるシリンダライナ材に切削加工や研削加工を施した後に行われる。
【０００３】
水蒸気処理を行っているときには、シリンダライナは６００℃程度の高温に曝されるため、鋳造応力や加工応力によって変形が生じやすくなる。この処理温度は、公知の窒化処理（５５０℃前後）より高い処理温度である。シリンダライナの場合には、水蒸気処理による酸化鉄皮膜を厚く生成する必要があり、この場合には特に変形が顕著となる。シリンダに変形が生じてしまうと、水蒸気処理後の加工の際、取り代（加工代）の増加や、それに伴う工数増となってしまう。そこで、シリンダライナの変形防止装置及びシリンダライナの変形防止方法が要求されていた。
【０００４】
円筒状の金属材の加熱処理中に、当該円筒状の金属材に生ずる変形を防止する装置及び方法としては、円筒状の金属材の外側を覆うことによって変形を防止する装置及び方法と、円筒状の金属材の内周面を支持することによって変形を防止する装置及び方法とが知られている。例えば、特開平５−７８７４９号公報には、円筒状のステンレス鋼管の外周を、補強リブが設けられた外管で覆った状態で加熱処理を行う変形防止装置及び方法が記載されている。また、特開２０００−３３４６２９号公報には、大型の円筒状胴部材の内周面に、放射状に配置された４本の伸縮腕の端部をそれぞれ当接させて、円筒状胴部材の内周面を支持した状態で加熱処理をする変形防止装置及び方法が記載されている。
【０００５】
また、特開２００３−７４４０７号公報には、加熱処理たる水蒸気処理を行う前に、予め焼鈍処理を行っておくことによってシリンダライナ製造工程における変形の発生を抑制する方法が記載されている。シリンダライナの製造工程では、シリンダライナ材の加工代が比較的大きい切削加工工程及び研削加工工程が行われた後に焼鈍処理工程が行われ、次に、シリンダライナ材の加工代が比較的小さいホーニング加工工程や外径研磨加工やポリシング工程が行われ、その後で水蒸気処理が行われる。
【０００６】
【特許文献１】
国際公開第ＷＯ０１／３３０６５Ａ１号パンフレット（４頁、６頁）
【特許文献２】
特開平５−７８７４９号公報（２〜３頁、図２）
【特許文献３】
特開２０００−３３４６２９号公報（２〜３頁、図１、図２）
【特許文献４】
特開２００３−７４４０７号公報（２〜５頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平５−７８７４９号公報記載の変形防止装置や特開２０００−３３４６２９号公報記載の変形防止装置では、変形を防止する対象である円筒状の金属材がシリンダライナではなく、鋼管や大型の円筒状胴部材であり、シリンダライナのように小型で種類も多く大量に生産されるもの１つ１つに対してこのような装置を用いて変形防止を行うことは困難であった。シリンダライナの変形防止を行う場合には、変形防止に手間がかからず、低いコストであり再現性がよく、且つ繰返し精度が高いことが要求されるためである。
【０００８】
また、特開２００３−７４４０７号公報記載の変形防止方法では、シリンダライナの製造工程において、変形防止のための焼鈍工程を行う必要があり、シリンダライナの製造にかかる工程の数が多くなるため手間がかかり、コスト低減を図ることが困難であった。また、焼鈍処理工程前の加工応力が大きいために焼鈍工程を行っても変形が生じ、ホーニング加工工程等のための加工代が増加したり加工時間が増大したりする等の問題が生じていた。
【０００９】
そこで本発明は、手間及びコストがかからず、再現性がよく、且つ繰返し精度が高く、シリンダライナの製造工程における加熱処理中に行われるシリンダライナの変形防止のためのシリンダライナの変形防止装置及びシリンダライナの変形防止方法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、シリンダライナの製造工程中における該シリンダライナの変形を防止するためのシリンダライナの変形防止装置であって、有底筒状をなし、該シリンダライナの外径よりも内径が大きく、該シリンダライナを略同軸的な位置関係で底部に載置して収容する変形防止容器と、該変形防止容器の内周面と該変形防止容器に収容された該シリンダライナの外周面との間に充填される略球形粒状の変形防止具とを備え、該変形防止具は該シリンダライナの線膨張係数と同等以上の材料からなり、該変形防止容器は、該シリンダライナの線膨張係数と同等又は同等以下の材料からなるシリンダライナの変形防止装置を提供している。
【００１１】
ここで、該変形防止容器の側面の肉厚は５ｍｍ〜１２ｍｍであり、該変形防止具は、線膨張係数が１５〜２３×１０^−６／Ｋの範囲の材料からなり、粒径は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましい。
【００１２】
また、該変形防止容器の半径方向における該変形防止容器の内周面と該変形防止容器に収容された該シリンダライナの外周面との間の距離は５ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。
【００１３】
また、該変形防止容器は鋳造物又は鋼材からなることが好ましい。
【００１４】
また、該変形防止具はオーステナイトステンレス鋼からなることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、請求項１記載のシリンダライナの変形防止装置の該変形防止容器内に同軸的に該シリンダライナを収容する収納工程と、該変形防止容器の内周面と該変形防止容器に収容された該シリンダライナの外周面との間に該変形防止具を充填する充填工程と、該シリンダライナを収容し該変形防止具が充填された該変形防止容器を加熱処理の間所定時間放置する変形防止工程とを行うことによって、該加熱処理を含む該シリンダライナの製造工程中における該シリンダライナの変形を防止するシリンダライナの変形防止方法を提供している。
【００１６】
ここで、該加熱処理は水蒸気処理であることが好ましい。
【００１７】
【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の変形防止装置及びシリンダライナの変形防止方法について説明する。先ず、シリンダライナの変形防止装置について、図１に基づき説明する。図１に示されるように、シリンダライナの変形防止装置１は、変形防止容器１０と変形防止具２０とを備える。変形防止が行われるシリンダライナ２は、全体が変形防止容器１０に覆われた状態で変形防止容器１０内に収容される。
【００１８】
シリンダライナ２は、図１に示されるように、一端にフランジ状部２Ａを有する肉厚の薄い円筒状をなしている。他端２Ｂには円錐形状をした蓋３が被せられる。蓋３は、後述のシリンダライナの変形防止方法の充填工程で変形防止具２０を変形防止容器１０内に充填する際に、変形防止具２０がシリンダライナ２の内周面により画成される空間内にこぼれ落ちるのを防止する。シリンダライナ２の寸法は、直径がφ８０ｍｍ〜φ２００ｍｍ、フランジ状部２Ａ以外の部分の肉厚が１ｍｍ〜１０ｍｍ、軸方向高さが１８０ｍｍ〜３００ｍｍ程度であり、線膨張係数が１１〜１２×１０^−６／Ｋの範囲の鋳物材により構成される。
【００１９】
変形防止容器１０は有底筒状をなしており、その内径はシリンダライナ２の外径よりも大きい。シリンダライナ２は、変形防止容器１０の底部１０Ａに変形防止容器１０と同軸的に載置されて収容される。変形防止容器１０の内径はシリンダライナ２の外径よりも大きいため、変形防止容器１０の内周面１０Ｂとシリンダライナ２の外周面２Ｃとの間には間隙が形成されている。間隙の幅、即ち、変形防止容器１０の半径方向における変形防止容器１０の内周面１０Ｂと、シリンダライナ２の外周面２Ｃとの間の距離は５ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。この距離が５ｍｍ未満であると、変形防止具の内周側の張り出しが弱く、水蒸気処理後の真円度が悪くなり、２０ｍｍを超えると、変形防止具の内側への張り出しが強くなるが、防止具内での力が相殺し真円度が悪くなるため、この値の範囲とする。この間隙には後述の変形防止具２０が充填される。
【００２０】
変形防止容器１０の底部１０Ａには、筒状をなす変形防止容器１０と同軸的な位置関係で円形の貫通孔１０ａが形成されている。変形防止容器１０の底部１０Ａと側面１０Ｅとの接続位置には段部１０Ｃが設けられており、変形防止容器１０の軸方向における段部１０Ｃの高さは、シリンダライナ２の軸方向におけるフランジ状部２Ａの高さと同一である。また段部１０Ｃにおける変形防止容器１０の半径方向の最も内方に位置する端面１０Ｄには、図１に示されるように、変形防止容器１０に収容されたシリンダライナ２のフランジ状部２Ａの外周２Ｄが当接する。
【００２１】
変形防止容器１０の半径方向における段部１０Ｃの端面１０Ｄから貫通孔１０ａの開口端１０ｂまでの距離は、シリンダライナ２の半径方向におけるシリンダライナ２のフランジ状部２Ａの長さに一致しており、シリンダライナ２が変形防止容器１０に収容されているときには、図１に示されるように、貫通孔１０ａの内周面とシリンダライナ２の内周面とが面一となるように構成されている。変形防止容器１０は、線膨張係数がシリンダライナ２の線膨張係数と同等の鋳物材、より具体的には、線膨張係数が１１〜１２×１０^−６／Ｋの範囲の鋳物材からなる。線膨張係数が１１×１０^−６／Ｋ未満であると、シリンダライナの膨張の際に、変形防止容器と干渉が生じてしまう。１２×１０^−６／Ｋを超えると、セットしたシリンダライナと変形防止容器との間の鍔隙間が増大し、精度が悪くなる。このためこの値の範囲とする。側面１０Ｅの位置における変形防止容器１０の肉厚は、５ｍｍ〜１２ｍｍ程度である。肉厚が５ｍｍ未満であると、変形防止具の張力を変形防止容器が支えられず変形が生じやすく、１２ｍｍを超えると、変形防止容器の体積増による熱容量への影響があり、処理品のばらつきが大きくなるため、この値の範囲とする。
【００２２】
変形防止具２０は、略球形粒状のオーステナイトステンレス鋼からなる。変形防止具２０の一粒一粒は、正確な球形ではなく略球形の外形曲面形状をなす。外形曲面形状のものは安価であり、コスト低減を図ることができる。変形防止具２０の粒径は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。粒径が０．５ｍｍ未満であると、変形防止具の接触点の増加による接触面積が増え、防止具同士が密着するため処理後の段取りに手間がかかる。２．０ｍｍを超えると、水蒸気処理後の真円度が悪い。このためこの値の範囲とする。線膨張係数はシリンダライナ２の線膨張係数と同等以上である。より具体的には、１５〜２３×１０^−６／Ｋの範囲内が好適である。線膨張係数が１５×１０^−６／Ｋ未満であると、十分な変形防止具の張り出しが得られず、２３×１０^−６／Ｋを超えると、変形防止具の張り出しが大きすぎるため、この値の範囲とする。
【００２３】
変形防止具２０としては、例えば、ショットブラストに用いられるドイツＶＵＬＫＡＮ社製のＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌＳｈｏｔ，“ＣＨＲＯＮＩＴＡＬ”のＳｉｚｅＮｏ．５０〜Ｎｏ．２００が用いられる。ＳｉｚｅＮｏ．については、一種類のみを用いるか又は複数種類を混ぜて使用する。一種類のＳｉｚｅＮｏ．のものを用いた方が管理は容易である。
【００２４】
変形防止具２０は、図１に示されるように、変形防止容器１０の内周面１０Ｂと変形防止容器１０に収容されたシリンダライナ２の外周面２Ｃとの間に充填される。充填されたときの変形防止具２０の充填率は６０〜６５％であり、かさ比重は４．４〜４．６ｇ／ｃｍ^３である。この充填率とは、変形防止容器とシリンダライナ外周面との間に変形防止具を充填した際の体積率を示している。充填率が６０％未満であると、十分な変形防止具の張り出しが得られず、６５％を超えると、変形防止具の張り出しが大きすぎるため、この値の範囲とする。また、この時のかさ比重が４．４ｇ／ｃｍ^３未満であると、十分な変形防止具の張り出しが得られず、４．６ｇ／ｃｍ^３を超えると、変形防止具の張り出しが大きすぎるため、この値の範囲とする。
【００２５】
変形防止具２０がオーステナイトステンレス鋼により構成されているため、水蒸気処理を行っているときの酸化雰囲気中でも優れた耐食性を得ることができ、変形防止具２０の表面に水蒸気処理皮膜が生成されるのを防ぐことができる。
【００２６】
次に、シリンダライナ２の製造工程において行われるシリンダライナの変形防止方法について説明する。シリンダライナの変形防止方法では、先ず、図１に示されるように、シリンダライナの変形防止装置１の変形防止容器１０内に同軸的にシリンダライナ２を収容させる収納工程を行う。収容されるシリンダライナ２は、シリンダライナ２の製造工程である切削加工工程、研削加工工程、ホーニング加工工程、外径研磨加工、ポリシング工程等が行われた後の状態のものである。シリンダライナ２の他端２Ｂには、次の充填工程で変形防止具２０がシリンダライナ２の内周面により画成される空間内にこぼれ落ちるのを防止するために、予め蓋３が被せられている。次に、変形防止容器１０の内周面１０Ｂと変形防止容器１０に収容されたシリンダライナ２の外周面２Ｃとの間に変形防止具２０を充填する充填工程を行う。
【００２７】
次に、シリンダライナの変形防止装置１の変形防止容器１０内に収納した状態のシリンダライナ２の内周摺動面に対して、加熱処理たる水蒸気処理を行う。水蒸気処理では、シリンダライナ２の内周摺動面は５５０〜６３０℃程度の高温下で蒸気雰囲気にさらされる。水蒸気処理を行っている間の所定時間中、シリンダライナ２は、変形防止具２０が充填された変形防止容器１０内に収容されており、この状態で当該所定条件により処理することにより変形防止工程を行う。
【００２８】
シリンダライナ２の線膨張係数と同等の線膨張係数を有する変形防止容器１０内にシリンダライナ２を収容し、変形防止容器１０の内周面１０Ｂとシリンダライナ２の外周面２Ｃとの間にシリンダライナ２の線膨張係数と同等以上の変形防止具２０を充填させるようにして、シリンダライナ２の変形を防止するようにしたため、加熱処理たる水蒸気処理を行っているときに、線膨張の差によりシリンダライナ２に対して変形防止容器１０は半径方向にあまり膨張せず、変形防止具２０は、全体として変形防止容器１０の半径方向内方に膨張して、半径方向外方へ膨張しようとするシリンダライナ２の外周面２Ｃを、シリンダライナ２の軸芯方向へ向かって均等に押圧することができる。このため、シリンダライナ２と変形防止容器１０とにおいて張出しを得ることができ、シリンダライナ２の半径方向外方及び内方へ張出す変形を防止することができる。
【００２９】
また、シリンダライナの変形防止装置１は、筒状の変形防止容器１０と略球形粒状の変形防止具２０とからなる簡単な構成であるため、変形防止装置１にかかるコスト変形防止にかかる手間とを省くことができ、再現性がよく、且つ繰返し精度の高いシリンダライナ２の変形防止を行うことができる。また、加熱処理たる水蒸気処理を行いながら変形防止方法を行うことができるので、シリンダライナ２の製造工程において焼鈍工程等の工程を行わずに済み、シリンダライナ２の製造工程を簡単にすることができ、シリンダライナ２の製造コストを低減することができる。
【００３０】
次に、本実施の形態によるシリンダライナの変形防止装置１及び変形防止方法の効果を試す試験を行った。試験では、本発明品１〜１２として本実施の形態によるシリンダライナの変形防止装置１を用いて、水蒸気処理下におけるシリンダライナ２の変形の防止を行った。また、比較品１〜７として本実施の形態によるシリンダライナの変形防止装置１とは異なる構成のシリンダライナの変形防止装置を用いて水蒸気処理下におけるシリンダライナ２の変形の防止を行った。
【００３１】
本発明品１〜１２、比較品１〜７においては、全て変形防止容器１０の線膨張係数は１１〜１２×１０^−６／Ｋの範囲内の所定の値を採る。これに対して、変形防止具２０の粒径や、変形防止容器１０の側面１０Ｅの肉厚や、変形防止容器１０の内周面１０Ｂとシリンダライナ２の外周面２Ｃとの間の距離や、変形防止具２０の線膨張係数が様々な値を採るようにしてシリンダライナの変形防止装置を構成した。比較品１〜７では、変形防止容器の線膨張係数と変形防止具の粒径以外のこれらの値が、本実施の形態の変形防止装置１の値とは異なっている。
【００３２】
変形防止容器の中にシリンダライナを収容し、変形防止容器の内周面とシリンダライナの外周面との間に変形防止具が充填されるという変形防止装置の構成は、本発明品１〜１２、比較品１〜７のいずれにおいても同じである。また、水蒸気処理における試験条件は６００℃×５時間である。試験結果は表１に示されるとおりである。
【表１】

【００３３】
表１の上から１〜３段目は、変形防止具の膨張係数の値のみを様々な値として、変形防止具の粒径等の他の値を一定として試験を行った結果を示している。上から４〜１１段目は、変形防止具の粒径のみを様々な値とし、変形防止具の膨張係数等の他の値を一定として試験を行った結果を示している。上から１２〜１９段目は、変形防止容器の内周面とシリンダライナの外周面との間の距離のみを様々な値として、変形防止具の粒径等の他の値を一定として試験を行った結果を示している。
【００３４】
ここで、表１中のＷＡ後−前（真円度）とは、変形防止されたシリンダライナ２の真円度であり、水蒸気処理後（ＷＡ後）−水蒸気処理前の真円度の差が１５μｍ以下の場合に○とされ、１５．０１μｍ以上は×とされる。変形量が１５．０１μｍより大きいと、水蒸気処理後の加工の際、目残り等の不具合が生じやすい為、この値で良否の判断をした。また、防止具の密着の有無については、変形防止を行ったあとに変形防止具がシリンダライナの外周面に付着していない場合、及び変形防止具同士が密着していない場合に、結果は良好であるとして「無」とされる。付着している場合には、結果は不良であるとして「有」とされる。
【００３５】
また、段取りのしやすさとは、シリンダライナ２を変形防止容器１０内に収容した後に変形防止具２０を充填してゆくときの充填のしやすさのことであり、セットタイムが３０秒以下の場合には、結果は良好であるとして○とされる。３０．０１秒以上の場合には、結果は不良であるとして×とされる。処理品のばらつきとは、変形防止を行った後のシリンダライナ２に大きな変形があるか否かのばらつきのことであり、水蒸気処理後の真円度から処理前の値を引いた最大値と最小値との差が２０μｍ以下の場合には、結果は良好であるとして○とされる。２０．０１μｍ以上の場合には、結果は不良であるとして×とされる。また、判定については、ＷＡ後−前（真円度）、防止具の密着の有無、段取りのしやすさ、処理品のばらつきのいずれにおいても結果が良好であった場合には○とされ、いずれか１つでも不良であった場合には×とされる。
【００３６】
表１の上から１〜３段目に着目すると、本発明品１、２では、ＷＡ後−前（真円度）、防止具の密着の有無、段取りのしやすさ、処理品のばらつきのいずれにおいても結果は良好である。これに対して、比較品１では、ＷＡ後−前（真円度）が悪い。以上より、変形防止具２０の膨張係数が１１〜１２×１０^−６／Ｋの範囲の値を採る場合には、ＷＡ後−前（真円度）が良好であり、判定が良好となることが分かる。
【００３７】
次に、表１の上から４〜１１段目に着目すると、本発明品３〜７では、ＷＡ後−前（真円度）、防止具の密着の有無、段取りのしやすさ、処理品のばらつきのいずれにおいても結果は良好である。これに対して、比較品２及び比較品３では、ＷＡ後−前（真円度）が悪く、これらの判定は悪い。又は、比較例４では、処理品のばらつきが大きくなり好ましくない。以上より、変形防止容器の肉厚が５ｍｍ〜１２ｍｍの値を採る場合には、ＷＡ後−前（真円度）及び防止具の密着の有無が良好であり、判定が良好となることが分かる。
【００３８】
次に、表１の上から１２〜１９段目に着目すると、本発明品８〜１２では、ＷＡ後−前（真円度）、防止具の密着の有無、段取りのしやすさ、処理品のばらつきのいずれにおいても結果は良好である。これに対して、比較品５〜７では、ＷＡ後−前（真円度）が悪く、また、比較品５、６では段取りのしやすさも悪く、比較品７では処理品のばらつきも大きくなり、これらの判定は悪い。以上より、変形防止容器１０の内周面１０Ｂとシリンダライナ２の外周面２Ｃとの間の距離が５ｍｍ〜２０ｍｍの値を採る場合には、ＷＡ後−前（真円度）、段取りのしやすさ、及び処理品のばらつきが良好であり、判定が良好となることが分かる。
【００３９】
次に、変形防止容器の肉厚がそれぞれ５ｍｍ、１０ｍｍの場合に、変形防止具の粒径と、変形防止容器の内周面とシリンダライナの外周面との間の距離とを様々な値としてシリンダライナの変形防止装置を構成し、シリンダライナの変形防止を行い、水蒸気処理後（ＷＡ後）−水蒸気処理前の真円度の値を求め、変形防止容器の内周面とシリンダライナの外周面との間の距離の値による影響について試験を行った。試験条件、変形防止容器の線膨張係数、及び変形防止具の線膨張係数は、前述の試験の条件と同一である。
【００４０】
試験結果は、変形防止容器の肉厚が５ｍｍのものについては表２、変形防止容器の肉厚が１０ｍｍのものについては、表３に示されるとおりである。表２、表３では、それぞれ縦方向に、使用した変形防止装置の変形防止具の粒径の値をとり、横方向に変形防止容器の内周面とシリンダライナの外周面との間の距離の値をとり、これら各値に対する水蒸気処理後（ＷＡ後）−水蒸気処理前の真円度の値（μｍ）を表している。水蒸気処理後（ＷＡ後）−水蒸気処理前の真円度の値（μｍ）は小さい値が好ましく、１５μｍ以下であれば、結果は良好である。
【表２】

【表３】

【００４１】
表２、表３の何れにおいても、変形防止容器の内周面とシリンダライナの外周面との間の距離の値が５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内では、一部結果が悪いのもあるが、水蒸気処理後（ＷＡ後）−水蒸気処理前の真円度の値がほとんど１５．０μｍ以下になっており、結果は良好である。変形防止具の範囲が０．５〜２．０ｍｍの範囲は全て良好である。
【００４２】
これに対して、変形防止容器の内周面とシリンダライナの外周面との間の距離の値が５ｍｍ未満又は２０ｍｍを超える場合には、いずれの場合においても、水蒸気処理後（ＷＡ後）−水蒸気処理前の真円度の値が１５．０１μｍ以上の値になっており、結果は悪い。以上より、変形防止容器の内周面とシリンダライナの外周面との間の距離の値が本実施の形態の範囲である５ｍｍ〜２０ｍｍの値の範囲内である場合には、水蒸気処理後（ＷＡ後）−水蒸気処理前の真円度の値が１５．０μｍ以下となりやすく、結果が良好となりやすいことが理解できる。
【００４３】
本発明によるシリンダライナの変形防止装置及びシリンダライナの変形防止方法は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、シリンダライナ２、変形防止容器１０はそれぞれ鋳物材により構成されたが、鋼材やセラミック等により構成されてもよい。
【００４４】
また、変形防止容器１０は、線膨張係数がシリンダライナ２の線膨張係数と同等の鋳物材により構成されたが、線膨張係数が同等以下の鋳物材により構成されてもよい。線膨張係数は小さいほど好ましい。
【００４５】
また、水蒸気処理を行っている最中にシリンダライナの変形防止方法を行うようにしたが、水蒸気処理に限定されず、他の加熱処理中に行うようにしてもよい。
【００４６】
また、変形防止具２０は、オーステナイトステンレス鋼により構成されたが、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３１６等の他のオーステナイトステンレス鋼や、ＳＵＳ４３０材等のステンレススチールでもよく、また、耐食性に優れ、膨張係数の大きい他の材料により構成されてもよい。また、一粒一粒は、正確な球形ではなく外形曲面形状であったが、球形でもよく、球形の方が好適である。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１記載のシリンダライナの変形防止装置によれば、シリンダライナの線膨張係数と同等又は同等以下の変形防止容器内にシリンダライナを収容し、変形防止容器の内周面とシリンダライナの外周面との間にシリンダライナの線膨張係数と同等以上の変形防止具を充填させるようにしたため、線膨張の差によりシリンダライナに−対して変形防止容器は半径方向にあまり膨張せず、これに対して変形防止具は、全体として変形防止容器の半径方向内方に膨張して、半径方向外方へ膨張しようとするシリンダライナをその外周面から内方へ向かって均等に押圧することができる。このため、シリンダライナと変形防止容器とにおいて張出しを得ることができ、シリンダライナの半径方向外方及び内方へ張り出す変形を防止することができる。
【００４８】
また、シリンダライナの変形防止装置は、筒状の変形防止装置と略球形粒状の変形防止具とからなる簡単な構成であるため、シリンダライナの変形防止装置にかかるコストと変形防止を行う手間とを省くことができ、再現性がよく、且つ繰返し精度の高いシリンダライナの変形防止を行うことができる。
【００４９】
また、この装置を用いることにより、熱処理、例えば水蒸気処理等を行いながら変形防止を行うことができるので、シリンダライナの製造工程において焼鈍工程等の工程を行わずに済み、シリンダライナの製造工程を簡単にすることができ、シリンダライナの製造コストを低減することができる。
【００５０】
請求項２記載のシリンダライナの変形防止装置によれば、変形防止容器の側面の肉厚は５ｍｍ〜１２ｍｍであり、変形防止具は、線膨張係数が１５〜２３×１０^−６／Ｋの範囲の材料からなり、粒径は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであるため、変形防止されるシリンダライナの真円度を高く維持することができ、変形防止の際にシリンダライナに変形防止具が付着することを防止でき、変形防止具を変形防止容器に充填させるときの作業を容易とすることができ、変形防止されるシリンダライナのばらつきを少なくすることができる。
【００５１】
請求項３記載のシリンダライナの変形防止装置によれば、変形防止容器の半径方向における変形防止容器の内周面と変形防止容器に収容されたシリンダライナの外周面との間の距離は５ｍｍ〜２０ｍｍであるため、変形防止されるシリンダライナの真円度をより高くレベルで維持することができ、変形防止されるシリンダライナのばらつきをより少なくすることができる。
【００５２】
請求項４記載のシリンダライナの変形防止装置によれば、変形防止容器は鋳造物又は鋼材からなるため、比較的安価な材料でシリンダライナの変形防止装置を製造することができる。
【００５３】
請求項５記載のシリンダライナの変形防止装置によれば、変形防止具はオーステナイトステンレス鋼からなるため、変形防止具に高い耐食性を持たせることができ、例えば、加熱処理たる水蒸気処理が行われるような酸化雰囲気中でも腐食を防止することができる。
【００５４】
請求項６記載のシリンダライナの変形防止方法によれば、シリンダライナを収容し変形防止具が充填された変形防止容器を加熱処理の間所定時間放置する変形防止工程を行うことによって、加熱処理を含むシリンダライナの製造工程中におけるシリンダライナの変形を防止するようにしたため、加熱処理を行いながら変形防止を同時に行うことができ、シリンダライナの製造工程において焼鈍工程等の変形防止のための工程を別途行わずに済み、シリンダライナの製造工程を簡単にすることができ、シリンダライナの製造コストを低減することができる。
【００５５】
請求項７記載のシリンダライナの変形防止方法によれば、加熱処理は水蒸気処理であるため、シリンダライナの内周摺動面に酸化鉄被膜を生成しながら、同時にシリンダライナの変形防止を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるシリンダライナの変形防止装置を示す断面図。
【符号の説明】
１シリンダライナの変形防止装置
２シリンダライナ
２Ｃ外周面
１０変形防止容器
１０Ａ底部
１０Ｂ内周面
２０変形防止具

Claims

シリンダライナの製造工程中における該シリンダライナの変形を防止するためのシリンダライナの変形防止装置であって、
有底筒状をなし、該シリンダライナの外径よりも内径が大きく、該シリンダライナを略同軸的な位置関係で底部に載置して収容する変形防止容器と、
該変形防止容器の内周面と該変形防止容器に収容された該シリンダライナの外周面との間に充填される略球形粒状の変形防止具とを備え、
該変形防止具は該シリンダライナの線膨張係数と同等以上の材料からなり、
該変形防止容器は、該シリンダライナの線膨張係数と同等又は同等以下の材料からなることを特徴とするシリンダライナの変形防止装置。
該変形防止容器の側面の肉厚は５ｍｍ〜１２ｍｍであり、
該変形防止具は、線膨張係数が１５〜２３×１０^−６／Ｋの範囲の材料からなり、粒径は０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のシリンダライナの変形防止装置。
該変形防止容器の半径方向における該変形防止容器の内周面と該変形防止容器に収容された該シリンダライナの外周面との間の距離は５ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシリンダライナの変形防止装置。
該変形防止容器は鋳造物又は鋼材からなることを特徴とする請求項１記載のシリンダライナの変形防止装置。
該変形防止具はオーステナイトステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１記載のシリンダライナの変形防止装置。
請求項１記載のシリンダライナの変形防止装置の該変形防止容器内に同軸的に該シリンダライナを収容する収納工程と、
該変形防止容器の内周面と該変形防止容器に収容された該シリンダライナの外周面との間に該変形防止具を充填する充填工程と、
該シリンダライナを収容し該変形防止具が充填された該変形防止容器を加熱処理の間所定時間放置する変形防止工程とを行うことによって、該加熱処理を含む該シリンダライナの製造工程中における該シリンダライナの変形を防止することを特徴とするシリンダライナの変形防止方法。
該加熱処理は水蒸気処理であることを特徴とする請求項６記載のシリンダライナの変形防止方法。