JP2007224842A - シリンダブロック製造方法、及びシリンダブロック - Google Patents
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Abstract
【課題】ダミーヘッドを用いずに、安価に製品としてエンジンに組み付けられたシリンダブロックの歪みを再現して、ボア内周面の加工を行い、組み付け後に高い形状精度を得る。
【解決手段】シリンダブロック製造方法において、ウォータジャケット１５の下端部近傍に対応するシリンダ外壁１３の側面に、受圧突起１０ｂを備えるシリンダブロック１０と、受圧突起１０ｂを押圧する押圧機構２２があって、シリンダブロック１０を固定し、シリンダブロック１０の受圧突起１０ｂを、押圧機構２２が、ボア内周面１４を縮径する方向に押圧した状態で、ボア内周面１４をホーニング加工する。
【選択図】図５
【解決手段】シリンダブロック製造方法において、ウォータジャケット１５の下端部近傍に対応するシリンダ外壁１３の側面に、受圧突起１０ｂを備えるシリンダブロック１０と、受圧突起１０ｂを押圧する押圧機構２２があって、シリンダブロック１０を固定し、シリンダブロック１０の受圧突起１０ｂを、押圧機構２２が、ボア内周面１４を縮径する方向に押圧した状態で、ボア内周面１４をホーニング加工する。
【選択図】図５
Description
本発明は、シリンダブロック製造時において、ダミーヘッドを用いることなくエンジン稼働時と同等の歪みを与えて加工を行う方法に関するものである。
エンジンのシリンダブロックは、ピストンが摺動するボア内壁を有し、シリンダヘッドとクランクキャップ、オイルパン等が組み付けられる。そして、ボア内で燃料を爆発させて動力を取り出しているため、燃焼ガスが発生し、ボア内壁は高温、高圧にさらされる。
さらに、ボアの外筒と外壁の間に形成されるウォータジャケットに、クーラントを流すことで、ボア内壁を水冷している。
このように、燃焼ガスや、冷却水を流通させるために、シリンダブロックとシリンダヘッドの接合面には高い気密性が要求される。
そこで、シリンダブロックとシリンダヘッドは、間にガスケットを挟んで、数十ｋＮにも及ぶ高い締結力で締め付けられている。
さらに、ボアの外筒と外壁の間に形成されるウォータジャケットに、クーラントを流すことで、ボア内壁を水冷している。
このように、燃焼ガスや、冷却水を流通させるために、シリンダブロックとシリンダヘッドの接合面には高い気密性が要求される。
そこで、シリンダブロックとシリンダヘッドは、間にガスケットを挟んで、数十ｋＮにも及ぶ高い締結力で締め付けられている。
また、ボア内壁にはピストンが摺動し往復運動をするため、シリンダブロックのボア内壁は、ピストンとの形状の転写性を要求される。
一般的にはピストンの形状は高精度加工が可能な円筒形状であり、したがってシリンダブロックのボア形状も円筒となる。
このピストンには、外周部にピストンリングが嵌め込まれており、ボア内壁と直接接触するのは、ピストンリングである。従って、ピストンは、ピストンリングを介してボア内壁と接触し、摺動する。
このピストンリングには、燃焼室からの燃焼ガスをシールし、摺動抵抗を軽減するためにクランクシャフト側から供給されるエンジンオイルをボア内壁に適度に保持するという２つの機能がある。
このため、ピストンリングはバネ性のある素材で作られ、ピストンリングの張力によって、ボア内壁とピストンとの間のシール性と摺動性のバランスをとっている。
従って、ボア内壁の内周とピストンの形状精度が悪いと、ピストンリングの張力を上げてシール性を上げる必要がある。
一般的にはピストンの形状は高精度加工が可能な円筒形状であり、したがってシリンダブロックのボア形状も円筒となる。
このピストンには、外周部にピストンリングが嵌め込まれており、ボア内壁と直接接触するのは、ピストンリングである。従って、ピストンは、ピストンリングを介してボア内壁と接触し、摺動する。
このピストンリングには、燃焼室からの燃焼ガスをシールし、摺動抵抗を軽減するためにクランクシャフト側から供給されるエンジンオイルをボア内壁に適度に保持するという２つの機能がある。
このため、ピストンリングはバネ性のある素材で作られ、ピストンリングの張力によって、ボア内壁とピストンとの間のシール性と摺動性のバランスをとっている。
従って、ボア内壁の内周とピストンの形状精度が悪いと、ピストンリングの張力を上げてシール性を上げる必要がある。
例えば、ボア内壁の内周とピストンの形状精度が悪く、ボア内壁とピストンの備えるピストンリングの間に隙間が出来る場合、以下の２つの問題が考えられる。
１つは、エンジンを稼働した際に、ボア内壁とピストンの備えるピストンリングの間に隙間を通って、燃焼室側からクランクシャフト側に燃焼ガスが、ボア内壁とピストンリングの隙間を通って漏れる点である。
もう１つは、摺動抵抗を軽減するためにクランクシャフト側から供給されるエンジンオイルは、ピストンリングによって必要最低限の薄さにシリンダ内壁に付くように管理されているが、ボア内壁とピストンリングの隙間が大きくなると、エンジンオイルの付着量が多くなり、結果、エンジンオイルが燃焼室側に漏れることになる点である。
この結果、燃焼ガスの漏れは、燃焼室での爆発力をピストンに伝達する力の低下に繋がり、エネルギーロスとなる。又、エンジンオイルが漏れることでエンジンオイルの消費量が上がり、燃焼室にエンジンオイルが多く入り込むと、混合気にエンジンオイルが混じり、燃焼効率が落ちるために燃費の低下にも繋がる。
１つは、エンジンを稼働した際に、ボア内壁とピストンの備えるピストンリングの間に隙間を通って、燃焼室側からクランクシャフト側に燃焼ガスが、ボア内壁とピストンリングの隙間を通って漏れる点である。
もう１つは、摺動抵抗を軽減するためにクランクシャフト側から供給されるエンジンオイルは、ピストンリングによって必要最低限の薄さにシリンダ内壁に付くように管理されているが、ボア内壁とピストンリングの隙間が大きくなると、エンジンオイルの付着量が多くなり、結果、エンジンオイルが燃焼室側に漏れることになる点である。
この結果、燃焼ガスの漏れは、燃焼室での爆発力をピストンに伝達する力の低下に繋がり、エネルギーロスとなる。又、エンジンオイルが漏れることでエンジンオイルの消費量が上がり、燃焼室にエンジンオイルが多く入り込むと、混合気にエンジンオイルが混じり、燃焼効率が落ちるために燃費の低下にも繋がる。
ボア内壁とピストンの備えるピストンリングの間に隙間が出来ることで、上述のような２つの問題が考えられるので、製品になった状態でのシリンダブロックのボア内壁の内周の真円度等の形状精度とピストンの真円度等の形状精度を高めることが必要となる。
ボア内壁の内周とピストンの真円度等の形状精度を高めることは、ピストンリングの張力を低く設定しても、ボア内壁とピストンとの間のシール性と摺動性のバランスをとることが可能となり、シール性を保ちつつ、摺動抵抗を低くすることができるので、燃費向上、性能向上に繋がる。
ボア内壁の内周とピストンの真円度等の形状精度を高めることは、ピストンリングの張力を低く設定しても、ボア内壁とピストンとの間のシール性と摺動性のバランスをとることが可能となり、シール性を保ちつつ、摺動抵抗を低くすることができるので、燃費向上、性能向上に繋がる。
近年は、高出力化が望まれると共に、環境にも配慮して燃費の向上の要望が高く、このような摺動抵抗の低減が求められている。従って、シリンダブロックのボア内壁の内周は数μｍオーダーの形状精度が要求されるようになってきている。
これは、エンジン稼働時には、ボア内壁をピストンが摺動し、往復運動をする。この時、ピストン周りで発生するフリクションロスは、エンジン全体で発生するフリクションロスの３分の１にも当たるといわれており、このフリクションロスを解決できれば劇的に高効率なエンジンが実現できるからである。
これは、エンジン稼働時には、ボア内壁をピストンが摺動し、往復運動をする。この時、ピストン周りで発生するフリクションロスは、エンジン全体で発生するフリクションロスの３分の１にも当たるといわれており、このフリクションロスを解決できれば劇的に高効率なエンジンが実現できるからである。
しかしながら、前述のように、エンジンのシリンダブロックは数十ｋＮもの高い締結力でシリンダヘッド等とボルトで締め付けられるため、シリンダブロックの締結部位での変形は避けられない。
また、今後はエンジンの高出力化に伴ってさらに高い締結力を必要とされることが予想されるため、さらに影響が大きくなる可能性がある。
このシリンダブロックにシリンダヘッドを組み付ける時に発生する歪みの問題は、加工時と組み付け時、シリンダブロックの備えるシリンダの形状は異なってしまう点に原因があると言われている。さらにエンジン稼働時では、高熱にさらされるために熱の影響も考慮する必要性に迫られる。高熱によって材料が膨張し、歪みが増幅されると、摺動抵抗は更に顕著になる。従って、シリンダブロックにおいては組み付け時において、数μｍオーダーの高い形状精度が要求される。
また、今後はエンジンの高出力化に伴ってさらに高い締結力を必要とされることが予想されるため、さらに影響が大きくなる可能性がある。
このシリンダブロックにシリンダヘッドを組み付ける時に発生する歪みの問題は、加工時と組み付け時、シリンダブロックの備えるシリンダの形状は異なってしまう点に原因があると言われている。さらにエンジン稼働時では、高熱にさらされるために熱の影響も考慮する必要性に迫られる。高熱によって材料が膨張し、歪みが増幅されると、摺動抵抗は更に顕著になる。従って、シリンダブロックにおいては組み付け時において、数μｍオーダーの高い形状精度が要求される。
このような問題を抱えるので、一般的にシリンダブロックのボア内壁を加工する場合は、ダミーヘッドという部品を組み付けて、ボーリング加工やホーニング加工等を行っていく。
このダミーヘッドとは、ヘッドを組み付けた状態と同等の締結力を発生させるための治具の一種であり、シリンダブロックにシリンダヘッドと同様にボルトで締結して固定し、加工時に使用するものである。このダミーヘッドを組み付けることによって、シリンダヘッドを組み付けた状態と同等の歪みがシリンダブロックに発生し、その状態でボア内壁の加工を行うため、仕上げ後に、シリンダヘッドを組み付ければ、加工時にと同等の真円度等の形状精度が再現できることになる。
この方法は、レース用の車両をチューニングする際に良く用いられる手法であり、エンジンのバランス取りや、吸排気効率の向上等と共に重要なチューニング方法だと言われている。
しかし、ダミーヘッドをシリンダブロックに組み付ける手間や、加工後に取り外す手間等があり、工程を増やす必要があるためコストがかかり、市販車のエンジンにこの方法を採用することは難しい。
なお、ダミーヘッドを用い、シリンダブロックにダミーヘッドを組み付けて加工するシリンダブロックの加工方法に関しては、特許文献１、特許文献３、及び特許文献４に記載されている。
このダミーヘッドとは、ヘッドを組み付けた状態と同等の締結力を発生させるための治具の一種であり、シリンダブロックにシリンダヘッドと同様にボルトで締結して固定し、加工時に使用するものである。このダミーヘッドを組み付けることによって、シリンダヘッドを組み付けた状態と同等の歪みがシリンダブロックに発生し、その状態でボア内壁の加工を行うため、仕上げ後に、シリンダヘッドを組み付ければ、加工時にと同等の真円度等の形状精度が再現できることになる。
この方法は、レース用の車両をチューニングする際に良く用いられる手法であり、エンジンのバランス取りや、吸排気効率の向上等と共に重要なチューニング方法だと言われている。
しかし、ダミーヘッドをシリンダブロックに組み付ける手間や、加工後に取り外す手間等があり、工程を増やす必要があるためコストがかかり、市販車のエンジンにこの方法を採用することは難しい。
なお、ダミーヘッドを用い、シリンダブロックにダミーヘッドを組み付けて加工するシリンダブロックの加工方法に関しては、特許文献１、特許文献３、及び特許文献４に記載されている。
一方、ダミーヘッドを用いずに、このような歪みの問題を解決するシリンダブロックの加工方法に関しては、特許文献２に記載されている。
図１０は、特許文献２のシリンダボアの加工方法の工程の一例を説明するブロック図である。
特許文献２に記載される方法によれば、Ｆ１でボーリング加工及びのホーニング加工を行い、シリンダブロックの有するシリンダボア内径を加工する。その後、Ｂ３でシリンダブロックにシリンダヘッドを固定し、Ｂ４でその状態の真円度を測定する。この真円度測定により、ボルトが存在する方向の半径が減少し、ボルトの中間方向の半径が増大するようにシリンダが歪むことが確認される。
図１０は、特許文献２のシリンダボアの加工方法の工程の一例を説明するブロック図である。
特許文献２に記載される方法によれば、Ｆ１でボーリング加工及びのホーニング加工を行い、シリンダブロックの有するシリンダボア内径を加工する。その後、Ｂ３でシリンダブロックにシリンダヘッドを固定し、Ｂ４でその状態の真円度を測定する。この真円度測定により、ボルトが存在する方向の半径が減少し、ボルトの中間方向の半径が増大するようにシリンダが歪むことが確認される。
その後、Ｂ５でシリンダブロックを取り外して、Ｂ６（Ｆ２）で測定データを基にシリンダボア内径を非円形形状に加工する。測定データに関しては、前述のようにボルトが存在する方向の半径が減少し、ボルトの中間方向の半径が増大するようにシリンダが歪むデータが得られているので、ボルトが存在する方向の部分の肉を多く加工してやることで、組み付け時に真円となるように加工が可能となる。
このように、真円度測定のデータをフィードバックして加工することで、エンジンブロックがエンジンに組み込まれた際に、エンジンのシリンダボア内径の真円度を保つことが可能となる。
なお、同じ製法で造られる同じ型のシリンダブロックには、同様の歪みが発生するために、Ｂ３〜Ｂ５までの工程は１度行えば、省略が可能となる。したがって、Ｆ１及びＦ２の工程で同様の効果が得られる。
特許第２６３６４６０号公報
特開２０００−２９１４８７号公報
特開２００２−３０７２９１号公報
特開２００４−２４３５１４号公報
このように、真円度測定のデータをフィードバックして加工することで、エンジンブロックがエンジンに組み込まれた際に、エンジンのシリンダボア内径の真円度を保つことが可能となる。
なお、同じ製法で造られる同じ型のシリンダブロックには、同様の歪みが発生するために、Ｂ３〜Ｂ５までの工程は１度行えば、省略が可能となる。したがって、Ｆ１及びＦ２の工程で同様の効果が得られる。
しかしながら、従来技術では以下のような問題点があった。
（１）ダミーヘッドを用いた加工では、コスト削減が難しい。
特許文献１、特許文献３及び特許文献４に示すような、ダミーヘッドを用いた加工は、シリンダヘッドに発生する歪みが、実際にシリンダヘッドを組み付けた状態に近くなる。
したがって、この状態でホーニング加工すれば精度良い加工が実現できるが、その一方でダミーヘッドの組み付け、取り外しという工程を必要とするので、加工工程を削減することは難しい。
ダミーヘッドは、シリンダヘッドと同じトルクでヘッドボルトによって取り付けられる必要がある。このため、自動化を進め、ヘッドボルトの代替品でダミーヘッドをシリンダブロックに自動機で締結するにしても、ダミーヘッドをシリンダブロックにセットする工程と、ヘッドボルトを締結、取り外しする工程は無くすことはできないのである。
また、ダミーヘッドとヘッドボルトが消耗するため、定期的にメンテナンスが必要となる。その結果、メンテナンスの人件費や設備維持費も余分に必要となる。
したがって、これらにかかるコストを削減できないため、ダミーヘッドを用いる場合はどうしてもコストが高くなってしまうという問題がある。
（１）ダミーヘッドを用いた加工では、コスト削減が難しい。
特許文献１、特許文献３及び特許文献４に示すような、ダミーヘッドを用いた加工は、シリンダヘッドに発生する歪みが、実際にシリンダヘッドを組み付けた状態に近くなる。
したがって、この状態でホーニング加工すれば精度良い加工が実現できるが、その一方でダミーヘッドの組み付け、取り外しという工程を必要とするので、加工工程を削減することは難しい。
ダミーヘッドは、シリンダヘッドと同じトルクでヘッドボルトによって取り付けられる必要がある。このため、自動化を進め、ヘッドボルトの代替品でダミーヘッドをシリンダブロックに自動機で締結するにしても、ダミーヘッドをシリンダブロックにセットする工程と、ヘッドボルトを締結、取り外しする工程は無くすことはできないのである。
また、ダミーヘッドとヘッドボルトが消耗するため、定期的にメンテナンスが必要となる。その結果、メンテナンスの人件費や設備維持費も余分に必要となる。
したがって、これらにかかるコストを削減できないため、ダミーヘッドを用いる場合はどうしてもコストが高くなってしまうという問題がある。
（２）非円形形状加工に時間がかかる。
特許文献２に示すような、非円形形状に加工する方法では、非円形形状の加工精度と加工時間が問題となる。
一般的な加工において、円形形状の加工は比較的精度の出しやすい加工である。これは加工工具を回転させて加工すれば、精度の出た円形形状が加工できるからである。
しかし、加工工具によって非円形形状加工を実現するとなると、複雑な制御を行う必要があり、必要な形状となるまでにかなりの時間を要する可能性がある。
特許文献２に示すような、非円形形状に加工する方法では、非円形形状の加工精度と加工時間が問題となる。
一般的な加工において、円形形状の加工は比較的精度の出しやすい加工である。これは加工工具を回転させて加工すれば、精度の出た円形形状が加工できるからである。
しかし、加工工具によって非円形形状加工を実現するとなると、複雑な制御を行う必要があり、必要な形状となるまでにかなりの時間を要する可能性がある。
図９に、出願人が調査したシリンダボアの歪みの分布を示した立体斜視図を示す。
横軸は、中央線ＣＬを中心に立体的に描かれたボア内周面１４の歪みの大きさを表し、縦軸はシリンダヘッド側からの高さを示している。
このように歪みは、歪みピーク高さｈ１で最も大きくなり、ヘッドボルト締結穴に対応する位置に発生することが分かっている。
したがって、内側に変形する点は、ボルトが存在する方向の半径が減少するという特許文献２の結果と同じ傾向を示しているが、そのピークが発生する位置は、歪みピーク高さｈ１部分であり、つまり、シリンダボア外筒部１１のクランクシャフト側に近い位置にある。
横軸は、中央線ＣＬを中心に立体的に描かれたボア内周面１４の歪みの大きさを表し、縦軸はシリンダヘッド側からの高さを示している。
このように歪みは、歪みピーク高さｈ１で最も大きくなり、ヘッドボルト締結穴に対応する位置に発生することが分かっている。
したがって、内側に変形する点は、ボルトが存在する方向の半径が減少するという特許文献２の結果と同じ傾向を示しているが、そのピークが発生する位置は、歪みピーク高さｈ１部分であり、つまり、シリンダボア外筒部１１のクランクシャフト側に近い位置にある。
実際に図９に示したような立体形状に基づいて、図９のボア内側に向かって凸となる部分を削り、凹となる部分を残すような形で加工していくとなると、細かい制御のできる装置が必要であると考えられ、シリンダライナ１２に耐摺動性の高い堅い金属を使っているので、加工に時間がかかり、精度も出しづらい。
したがって、シリンダブロック１０の生産コストは増大してしまう。
したがって、シリンダブロック１０の生産コストは増大してしまう。
このように、従来の特許文献１乃至特許文献４の方法では、（１）ダミーヘッドを用いた加工では、コスト削減が難しい、（２）非円形形状加工に時間がかかる、等の問題があった。
そこで、本発明ではこのような問題を解決するためになされたものであり、ダミーヘッドを用いずに、安価に製品としてエンジンに組み付けられたシリンダブロックの歪みを再現して、ボア内壁の加工を行い、組み付け後に高い形状精度を得られるシリンダブロック製造方法、及びシリンダブロックを提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明によるシリンダブロック製造方法、及びシリンダブロックは以下のような特徴を有する。
（１）ピストンが摺動するボア内壁と、前記ボア内壁を冷却するためのウォータジャケットと、前記ウォータジャケットを覆う外壁部を有するエンジンのシリンダブロックの、前記ボア内壁をホーニング加工するシリンダブロック製造方法において、前記ウォータジャケットの下端部近傍で前記外壁部に備えるヘッドボルト締結穴の位置に対応する前記外壁部の側面を押圧する、押圧機構があって、前記シリンダブロックを固定し、前記シリンダブロックを前記押圧機構が前記ボア内壁の内周を縮径する方向に押圧した状態で、前記ボア内壁をホーニング加工することを特徴とする。
（１）ピストンが摺動するボア内壁と、前記ボア内壁を冷却するためのウォータジャケットと、前記ウォータジャケットを覆う外壁部を有するエンジンのシリンダブロックの、前記ボア内壁をホーニング加工するシリンダブロック製造方法において、前記ウォータジャケットの下端部近傍で前記外壁部に備えるヘッドボルト締結穴の位置に対応する前記外壁部の側面を押圧する、押圧機構があって、前記シリンダブロックを固定し、前記シリンダブロックを前記押圧機構が前記ボア内壁の内周を縮径する方向に押圧した状態で、前記ボア内壁をホーニング加工することを特徴とする。
（２）（１）に記載されるシリンダブロック製造方法において、押圧力を受けるための受圧部が、前記シリンダブロックの四隅に対となって８カ所に設けられ、対になる一方の前記受圧部を前記押圧機構が押圧する際に発生する第１押圧力の第１作用線と、他方の前記受圧部を前記押圧機構が押圧する際に発生する第２押圧力の第２作用線との交点の位置が、シリンダボアの外側に存在することを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載されるシリンダブロック製造方法において、前記ボア内壁をホーニング加工する際に、前記受圧部が押圧され、完成品として前記シリンダブロックのアッパーデッキ面に、シリンダヘッドガスケットを挟んでシリンダヘッドをヘッドボルトで締結した際に、前記ボア内壁に発生する歪みと、同等の歪みを発生させることを特徴とする。
（４）ピストンが摺動するボア内壁と、前記ボア内壁を冷却するためのウォータジャケットと、前記ウォータジャケットを覆う外壁部を有するエンジンのシリンダブロックにおいて、前記ウォータジャケットの下端部近傍で、前記外壁部に備えるヘッドボルト締結穴の位置に対応する前記外壁部の側面に、平面を備えた受圧部が突起状に設けられ、前記受圧部が、四隅に対となって８カ所に設けられることを特徴とする。
このような特徴を有する本発明によるシリンダブロック製造方法、及びシリンダブロックにより、以下のような作用、効果が得られる。
（１）ウォータジャケットの下端部近傍で外壁部に備えるヘッドボルト締結穴の位置に対応するシリンダブロックの外壁部の側面を押圧する、押圧機構があって、シリンダブロックを固定し、シリンダブロックを押圧機構がボア内壁の内周を縮径する方向に押圧した状態で、ボア内壁をホーニング加工することを特徴とするので、ダミーヘッドを用いずに、製品としてエンジンに組み付けられたシリンダブロックの歪みを再現して、ボア内壁の加工を行い、組み付け後に高い形状精度を得られるシリンダブロック製造方法を実現できる。
（１）ウォータジャケットの下端部近傍で外壁部に備えるヘッドボルト締結穴の位置に対応するシリンダブロックの外壁部の側面を押圧する、押圧機構があって、シリンダブロックを固定し、シリンダブロックを押圧機構がボア内壁の内周を縮径する方向に押圧した状態で、ボア内壁をホーニング加工することを特徴とするので、ダミーヘッドを用いずに、製品としてエンジンに組み付けられたシリンダブロックの歪みを再現して、ボア内壁の加工を行い、組み付け後に高い形状精度を得られるシリンダブロック製造方法を実現できる。
この効果は、以下に説明する作用によって実現される。
まず、シリンダブロックのホーニング加工時に、押圧機構によって押圧する部位は、ウォータジャケットの下端部近傍であり、ヘッドボルト締結穴に対応する位置である。
これは、前述したように、図９に示すボア内周面１４に最も大きな歪みが発生する場所が、アッパーデッキ面から歪みピーク高さｈ１の高さであり、ヘッドボルト締結穴に対応しているためである。
歪みピーク高さｈ１は、ボアの外筒と外壁部の接続部、すなわちウォータジャケットの下部近傍にあたる。
まず、シリンダブロックのホーニング加工時に、押圧機構によって押圧する部位は、ウォータジャケットの下端部近傍であり、ヘッドボルト締結穴に対応する位置である。
これは、前述したように、図９に示すボア内周面１４に最も大きな歪みが発生する場所が、アッパーデッキ面から歪みピーク高さｈ１の高さであり、ヘッドボルト締結穴に対応しているためである。
歪みピーク高さｈ１は、ボアの外筒と外壁部の接続部、すなわちウォータジャケットの下部近傍にあたる。
このように、シリンダブロックの外壁部の側面を、押圧機構によってボア内壁の内周を縮径する方向に押圧することで、ボア内壁に歪みを発生させることが可能となる。
このボア内壁に発生した歪みは、ダミーヘッドをシリンダブロックに組み付けた場合と、同等の歪みである。
そして、シリンダブロックを、押圧機構によってボア内壁の内周を縮径する方向に押圧しながら、ホーニング加工することで、完成品と同じ歪み状態を再現しながらホーニング加工を行うこととなり、結果的に、ボア内壁は歪みに対応した非円形加工が可能となる。
したがって、シリンダブロックを、押圧機構によってボア内壁の内周を縮径する方向に押圧することで、ボア内壁を、シリンダブロックにシリンダヘッド組み付けた際に発生する歪みに対応した非円形形状に加工することが可能となる。
このボア内壁に発生した歪みは、ダミーヘッドをシリンダブロックに組み付けた場合と、同等の歪みである。
そして、シリンダブロックを、押圧機構によってボア内壁の内周を縮径する方向に押圧しながら、ホーニング加工することで、完成品と同じ歪み状態を再現しながらホーニング加工を行うこととなり、結果的に、ボア内壁は歪みに対応した非円形加工が可能となる。
したがって、シリンダブロックを、押圧機構によってボア内壁の内周を縮径する方向に押圧することで、ボア内壁を、シリンダブロックにシリンダヘッド組み付けた際に発生する歪みに対応した非円形形状に加工することが可能となる。
そして、このように加工されたシリンダブロックに、シリンダヘッドを組み付ければ、組み付ける際に歪みが発生して、歪みに対応した非円形形状に加工されたボア内壁の内周は、加工時の真円度と同じとなる。
したがって、この方法を用いてホーニング加工した際に、真円度を高めておけば、シリンダヘッド組み付けた際に、高い真円度を実現することが可能となる。
したがって、この方法を用いてホーニング加工した際に、真円度を高めておけば、シリンダヘッド組み付けた際に、高い真円度を実現することが可能となる。
（２）（１）に記載されるシリンダブロック製造方法において、押圧力を受けるための受圧部が、シリンダブロックの四隅に対となって８カ所に設けられ、対になる一方の受圧部を押圧機構が押圧する際に発生する第１押圧力の第１作用線と、他方の受圧部を押圧機構が押圧する際に発生する第２押圧力の第２作用線との交点の位置が、シリンダボアの外側に存在することを特徴とするので、シリンダブロックの外壁部から、押し付け機構によって押圧することで、シリンダブロックに、シリンダヘッド組み付け時の歪みを再現することが可能となる。
この効果は、以下に説明する作用によって実現される。
シリンダブロックとシリンダヘッド組み付け時に発生するボア内壁の歪みは、前述したように図９に表された、シリンダヘッドが備えるヘッドボルト締結穴に対応し、ウォータジャケットの下端部近傍に発生する。
言い換えれば、歪む部分の頂点は、ボア内壁の内周の中心とヘッドボルト締結穴を結ぶ直線上に発生し、高さはウォータジャケットの下端部近傍である。
したがって、外壁部に設ける受圧部は、高さはウォータジャケットの下端部近傍で、ボア内壁の内周の中心とヘッドボルト締結穴を結ぶ直線上に設ければよいのだが、この位置を押圧機構で押圧した場合、ヘッドボルト締結穴があることによって、ボア内壁を変形させることになるうえ、シリンダブロックの長方形部分の対角を押すことになるので、外壁部の厚みも厚く、押圧するには条件的に不利である。
そこで、シリンダブロックの四隅に対として設けられる受圧部は、対になる一方の受圧部の中心を通過する中心線と、他方の受圧部の中心を通過する中心線の交点の位置が、シリンダボアの外側に存在するように設けられる。
シリンダブロックとシリンダヘッド組み付け時に発生するボア内壁の歪みは、前述したように図９に表された、シリンダヘッドが備えるヘッドボルト締結穴に対応し、ウォータジャケットの下端部近傍に発生する。
言い換えれば、歪む部分の頂点は、ボア内壁の内周の中心とヘッドボルト締結穴を結ぶ直線上に発生し、高さはウォータジャケットの下端部近傍である。
したがって、外壁部に設ける受圧部は、高さはウォータジャケットの下端部近傍で、ボア内壁の内周の中心とヘッドボルト締結穴を結ぶ直線上に設ければよいのだが、この位置を押圧機構で押圧した場合、ヘッドボルト締結穴があることによって、ボア内壁を変形させることになるうえ、シリンダブロックの長方形部分の対角を押すことになるので、外壁部の厚みも厚く、押圧するには条件的に不利である。
そこで、シリンダブロックの四隅に対として設けられる受圧部は、対になる一方の受圧部の中心を通過する中心線と、他方の受圧部の中心を通過する中心線の交点の位置が、シリンダボアの外側に存在するように設けられる。
そして、このような受圧部を押圧機構で押圧することで、対となる受圧部によって合力が発生し、結果的にボア内壁とヘッドボルト締結穴の間で、その合力が発生することで、ボア内壁に歪みを与えることが可能となる。
このようにして与えられた歪みは、シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付ける際に発生する歪みを再現するものであり、この歪みが発生した状態でホーニング加工を行えば、必要な非円形形状加工が可能となる。
その結果、シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付けた際には、ボア内壁の内周の真円度は、ホーニング加工時の真円度が再現されたものとなり、エンジン稼働時のピストン周りの摺動抵抗を低減することができ、燃費の向上を図ることが可能である。
このようにして与えられた歪みは、シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付ける際に発生する歪みを再現するものであり、この歪みが発生した状態でホーニング加工を行えば、必要な非円形形状加工が可能となる。
その結果、シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付けた際には、ボア内壁の内周の真円度は、ホーニング加工時の真円度が再現されたものとなり、エンジン稼働時のピストン周りの摺動抵抗を低減することができ、燃費の向上を図ることが可能である。
（３）（１）又は（２）に記載されるシリンダブロック製造方法において、ボア内壁をホーニング加工する際に、受圧部が押圧され、完成品としてシリンダブロックのアッパーデッキ面に、シリンダヘッドガスケットを挟んでシリンダヘッドをヘッドボルトで締結した際に、ボア内壁に発生する歪みと、同等の歪みを発生させることを特徴とするので、ボア内壁を摺動するピストンの摺動抵抗が軽減され、燃費の向上に繋がる。
（４）ウォータジャケットの下端部近傍で、外壁部に備えるヘッドボルト締結穴の位置に対応する外壁部の側面に、平面を備えた受圧部が突起状に設けられ、受圧部が、四隅に対となって８カ所に設けられることを特徴とするシリンダブロックであるため、押圧機構によって、押圧された状態でホーニング加工されることによって、シリンダブロックにシリンダヘッド組み付け時に発生する歪みに対応した非円形形状加工が実現できる。
シリンダブロックのウォータジャケットの下部近傍で、外壁部に備えるヘッドボルト締結穴の位置に対応する外壁部の側面に、平面を備えた受圧部が突起状に設けられることで、押圧機構が押圧する部分が、受圧部の備えた平面の範囲に限定される。
したがって、押圧したい部分が限定しやすくなり、鋳造段階で制作誤差が発生したり、ホーニング加工をするためシリンダブロックを固定した際、多少のずれが発生したりしたとしても、狙った場所を押圧することが可能となる。
そして、シリンダブロックのボア内壁の内周を縮径する方向に力を加えた状態で、ホーニング加工することで、組み付け時の歪みに対応した非円形形状加工が実現できる。
したがって、押圧したい部分が限定しやすくなり、鋳造段階で制作誤差が発生したり、ホーニング加工をするためシリンダブロックを固定した際、多少のずれが発生したりしたとしても、狙った場所を押圧することが可能となる。
そして、シリンダブロックのボア内壁の内周を縮径する方向に力を加えた状態で、ホーニング加工することで、組み付け時の歪みに対応した非円形形状加工が実現できる。
このような非円形形状加工されたボア内壁が、ダミーヘッドを用いることなく、押圧機構によって押圧した状態でホーニング加工するという単純な方法で実現可能であるので、製造コストは安価になり、特殊なホーニング加工を必要としないので、加工精度を高めることでボア内壁の内周の真円度を高くすることが可能である。
ホーニング加工時の真円度が、シリンダブロックにシリンダヘッド組み付け時に発生する歪みに対応した非円形形状加工によって、シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付けた時のボア内壁の内周の真円度に反映されるため、エンジン稼働時にピストンの摺動抵抗を削減でき、燃費の向上を図ることが可能となる。
ホーニング加工時の真円度が、シリンダブロックにシリンダヘッド組み付け時に発生する歪みに対応した非円形形状加工によって、シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付けた時のボア内壁の内周の真円度に反映されるため、エンジン稼働時にピストンの摺動抵抗を削減でき、燃費の向上を図ることが可能となる。
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
まず、本実施例の構成について説明する。
図１には、シリンダブロックの斜視図を示す。
本実施例のシリンダブロック１０は、自動車等のエンジンに用いられる一般的なシリンダブロックであり、その構成も一般的なものとほほ同じである。
そこで、違いを明確にするために、一般的なエンジンのシリンダブロックと、同じ部分についてまず説明をする。
本実施例で説明に用いているシリンダブロックは、直列４気筒のレイアウトのシリンダブロック１０である。本発明は他のレイアウトにも適用可能であるが、このレイアウトのエンジンが最も多いため、直列４気筒のレイアウトのエンジンについて説明を行う。さらに、近年は、エンジンも軽量化や放熱効果などを考慮してアルミニウム合金で作られるものが多く、本実施例のシリンダブロック１０もアルミニウム合金で作られたものを想定している。ただし、鋳鉄製のエンジンブロックに対しても本発明を適用することは可能である。
シリンダブロック１０には、図１に示すように、直列４気筒のエンジンであるため、シリンダボア外筒部１１の内側に、ボア内周面１４が４つ等間隔に直列に並べて設けられている。
また、シリンダボア外筒部１１の外周にはウォータジャケット１５が設けられており、その外周にシリンダ外壁１３が設けられている。
まず、本実施例の構成について説明する。
図１には、シリンダブロックの斜視図を示す。
本実施例のシリンダブロック１０は、自動車等のエンジンに用いられる一般的なシリンダブロックであり、その構成も一般的なものとほほ同じである。
そこで、違いを明確にするために、一般的なエンジンのシリンダブロックと、同じ部分についてまず説明をする。
本実施例で説明に用いているシリンダブロックは、直列４気筒のレイアウトのシリンダブロック１０である。本発明は他のレイアウトにも適用可能であるが、このレイアウトのエンジンが最も多いため、直列４気筒のレイアウトのエンジンについて説明を行う。さらに、近年は、エンジンも軽量化や放熱効果などを考慮してアルミニウム合金で作られるものが多く、本実施例のシリンダブロック１０もアルミニウム合金で作られたものを想定している。ただし、鋳鉄製のエンジンブロックに対しても本発明を適用することは可能である。
シリンダブロック１０には、図１に示すように、直列４気筒のエンジンであるため、シリンダボア外筒部１１の内側に、ボア内周面１４が４つ等間隔に直列に並べて設けられている。
また、シリンダボア外筒部１１の外周にはウォータジャケット１５が設けられており、その外周にシリンダ外壁１３が設けられている。
ウォータジャケット１５の開口部が現れるアッパーデッキ面１０ａは、図示しないシリンダヘッドを、シリンダブロック１０に組み付ける際の組み付け面となる。
この、アッパーデッキ面１０ａに設けられたウォータジャケット１５の開口部は、全て繋がっており、オープンデッキタイプのシリンダブロック１０となっているが、クローズドデッキタイプのシリンダブロック１０であっても、本発明を適用は可能である。
また、アッパーデッキ面１０ａのウォータジャケット１５の外側には、ヘッドボルト締結穴１３ａが示されている。このヘッドボルト締結穴１３ａはシリンダ外壁１３に設けられおり、図示しないシリンダヘッドを組み付ける際に、ヘッドボルトを締結するために用いられる。
ヘッドボルト締結穴１３ａは、１気筒辺り４本設けられており、隣り合う気筒ではヘッドボルト締結穴１３ａを共有するため、４気筒で１０カ所にヘッドボルト締結穴１３ａが設けられる。
この、アッパーデッキ面１０ａに設けられたウォータジャケット１５の開口部は、全て繋がっており、オープンデッキタイプのシリンダブロック１０となっているが、クローズドデッキタイプのシリンダブロック１０であっても、本発明を適用は可能である。
また、アッパーデッキ面１０ａのウォータジャケット１５の外側には、ヘッドボルト締結穴１３ａが示されている。このヘッドボルト締結穴１３ａはシリンダ外壁１３に設けられおり、図示しないシリンダヘッドを組み付ける際に、ヘッドボルトを締結するために用いられる。
ヘッドボルト締結穴１３ａは、１気筒辺り４本設けられており、隣り合う気筒ではヘッドボルト締結穴１３ａを共有するため、４気筒で１０カ所にヘッドボルト締結穴１３ａが設けられる。
次に、本実施例に特徴的なシリンダブロック１０の構成を説明する。
本実施例のシリンダブロック１０には、図１に示すように、その側面に受圧突起１０ｂが設けられている。この受圧突起１０ｂは、図３に示すようにシリンダブロック１０の側面８カ所に設けられている。
図３は、アッパーデッキ面１０ａから見たシリンダブロック１０の模式平面図である。
この受圧突起１０ｂは、シリンダブロック１０の四隅に対となって設けられており、対となるのは、隣り合う面に設けられた受圧突起１０ｂのうち、近い場所にある受圧突起１０ｂである。
受圧突起１０ｂは、図１で示すように、シリンダ外壁１３の側面に設けられており、所定の面積を持った平面が、突起状にシリンダ外壁１３に配置されている。この突起状に設けられた受圧突起１０ｂは、シリンダ外壁１３から周りの突起物に干渉しない程度に、数ｍｍ程度突出していればよい。
このような受圧突起１０ｂは、図３に示すようにシリンダブロック１０の四隅に２つずつ、合計８カ所に設けられており、高さは、ウォータジャケット１５の下部近傍に対応する位置となる。ただし、シリンダブロック１０の仕様によって決定するため、この受圧突起１０ｂの位置の詳細については効果作用の部分で後述する。
本実施例のシリンダブロック１０には、図１に示すように、その側面に受圧突起１０ｂが設けられている。この受圧突起１０ｂは、図３に示すようにシリンダブロック１０の側面８カ所に設けられている。
図３は、アッパーデッキ面１０ａから見たシリンダブロック１０の模式平面図である。
この受圧突起１０ｂは、シリンダブロック１０の四隅に対となって設けられており、対となるのは、隣り合う面に設けられた受圧突起１０ｂのうち、近い場所にある受圧突起１０ｂである。
受圧突起１０ｂは、図１で示すように、シリンダ外壁１３の側面に設けられており、所定の面積を持った平面が、突起状にシリンダ外壁１３に配置されている。この突起状に設けられた受圧突起１０ｂは、シリンダ外壁１３から周りの突起物に干渉しない程度に、数ｍｍ程度突出していればよい。
このような受圧突起１０ｂは、図３に示すようにシリンダブロック１０の四隅に２つずつ、合計８カ所に設けられており、高さは、ウォータジャケット１５の下部近傍に対応する位置となる。ただし、シリンダブロック１０の仕様によって決定するため、この受圧突起１０ｂの位置の詳細については効果作用の部分で後述する。
次に、シリンダブロック１０の加工工程について説明する。
図２は、シリンダブロック１０を加工する様子を示した立体斜視図である。
シリンダブロック１０は、通常行われるように、鋳造が行われた後、基準面が設けられ、ピン穴等が加工される。また、エンジンの補器を取り付けるための穴加工等が行われ、ボア内周面１４はホーニング加工される。
ボア内周面１４内部を、図示しないピストンが摺動するため、鋳造後、ホーニング加工を行い、表面粗さや真円度等の形状精度を高める必要がある。前述した通り、この部分の摺動抵抗がエンジンのフリクションロスの３分の１にも当たるからである。
したがって、ピンで位置決めされた後、固定され、ホーニング加工を行うのが一般的であり、本実施例でもシリンダブロック１０の鋳造後、ホーニング加工を必要とする。
シリンダブロック１０は、図２に示される通り、ベース２１にクランプ２３で固定される。クランプ２３での固定は、ホーニング加工時にブレ等を発生しない程度に、しっかりと固定される必要がある。
図２は、シリンダブロック１０を加工する様子を示した立体斜視図である。
シリンダブロック１０は、通常行われるように、鋳造が行われた後、基準面が設けられ、ピン穴等が加工される。また、エンジンの補器を取り付けるための穴加工等が行われ、ボア内周面１４はホーニング加工される。
ボア内周面１４内部を、図示しないピストンが摺動するため、鋳造後、ホーニング加工を行い、表面粗さや真円度等の形状精度を高める必要がある。前述した通り、この部分の摺動抵抗がエンジンのフリクションロスの３分の１にも当たるからである。
したがって、ピンで位置決めされた後、固定され、ホーニング加工を行うのが一般的であり、本実施例でもシリンダブロック１０の鋳造後、ホーニング加工を必要とする。
シリンダブロック１０は、図２に示される通り、ベース２１にクランプ２３で固定される。クランプ２３での固定は、ホーニング加工時にブレ等を発生しない程度に、しっかりと固定される必要がある。
そして、図示しない加工装置に設けられた、押圧機構２２の有するロッド２２ａで、シリンダブロック１０に備えられる８カ所の受圧突起１０ｂを押圧する。
この押圧機構２２は、油圧シリンダ等の機構を有した単純な機構で良い。ただし、複数種類のエンジンブロックを作るラインであれば、発生する押圧力は、数百ｋｇから数ｔ程度と、必要に応じて変えられる制御機構があることが望ましい。
この状態で、シリンダブロック１０のアッパーデッキ面１０ａ側から、ホーニング加工機に備えられたホーニングヘッド２０の、砥石２０ａで、ボア内周面１４を加工する。
シリンダブロック１０は図示しない位置決めピン等で、クランプ２３に位置決めされるので、ホーニングヘッド２０によって、正確なピッチでボア内周面１４がホーニング加工され、シリンダブロック１０の仕上げ加工が行われる。
この押圧機構２２は、油圧シリンダ等の機構を有した単純な機構で良い。ただし、複数種類のエンジンブロックを作るラインであれば、発生する押圧力は、数百ｋｇから数ｔ程度と、必要に応じて変えられる制御機構があることが望ましい。
この状態で、シリンダブロック１０のアッパーデッキ面１０ａ側から、ホーニング加工機に備えられたホーニングヘッド２０の、砥石２０ａで、ボア内周面１４を加工する。
シリンダブロック１０は図示しない位置決めピン等で、クランプ２３に位置決めされるので、ホーニングヘッド２０によって、正確なピッチでボア内周面１４がホーニング加工され、シリンダブロック１０の仕上げ加工が行われる。
次に、本実施例の作用効果について説明する。
本実施例は、以上のような構成を示すので、以下のような作用効果を奏する。
図５に、押圧機構２２によって押圧された際の、シリンダブロック１０の断面模式図を示す。
シリンダブロック１０をホーニング加工する際には、前述したように押圧機構２２によって押圧が加えられている。図５に示すように、シリンダブロック１０が、押圧機構２２の有するロッド２２ａによって押圧する。この際、ロッド２２ａによって、受圧突起１０ｂが押圧され、内側歪１４ａを発生する。
受圧突起１０ｂは、シリンダブロック１０のアッパーデッキ面１０ａから歪みピーク高さｈ１の位置に設けられ、内側歪１４ａも歪みピーク高さｈ１の位置に発生する。
この内側歪１４ａは、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際に発生する歪みに対応している。
本実施例は、以上のような構成を示すので、以下のような作用効果を奏する。
図５に、押圧機構２２によって押圧された際の、シリンダブロック１０の断面模式図を示す。
シリンダブロック１０をホーニング加工する際には、前述したように押圧機構２２によって押圧が加えられている。図５に示すように、シリンダブロック１０が、押圧機構２２の有するロッド２２ａによって押圧する。この際、ロッド２２ａによって、受圧突起１０ｂが押圧され、内側歪１４ａを発生する。
受圧突起１０ｂは、シリンダブロック１０のアッパーデッキ面１０ａから歪みピーク高さｈ１の位置に設けられ、内側歪１４ａも歪みピーク高さｈ１の位置に発生する。
この内側歪１４ａは、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際に発生する歪みに対応している。
次に、内側歪１４ａがシリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際に発生する歪みを、なぜ上記方法で再現できるのかについて、組み付け時の歪みについて出願人がたてた力学モデルを使って説明する。
図６は、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を、ガスケット１８を挟んでヘッドボルト１６にて締結した場合に、発生する内側への歪みＳｔについての断面図モデルを示している。
このモデルに示されるように、ヘッドボルト１６をヘッドボルト締結穴１３ａに規定トルクで締め混むと、上向きの力Ｆ１が発生する。シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を締結するトルクは数十ｋＮにも達する。
そして、シリンダヘッド１９を組み付けていることで、シリンダボア外筒部１１のアッパーデッキ面１０ａに下向きの力Ｆ２を受けることになる。
上向きの力Ｆ１と下向きの力Ｆ２の力が発生することで、シリンダボア外筒部１１とシリンダ外壁１３の接続部１７は、外側に引っ張られる力Ｆ３の力によって引っ張られることになる。
図６は、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を、ガスケット１８を挟んでヘッドボルト１６にて締結した場合に、発生する内側への歪みＳｔについての断面図モデルを示している。
このモデルに示されるように、ヘッドボルト１６をヘッドボルト締結穴１３ａに規定トルクで締め混むと、上向きの力Ｆ１が発生する。シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を締結するトルクは数十ｋＮにも達する。
そして、シリンダヘッド１９を組み付けていることで、シリンダボア外筒部１１のアッパーデッキ面１０ａに下向きの力Ｆ２を受けることになる。
上向きの力Ｆ１と下向きの力Ｆ２の力が発生することで、シリンダボア外筒部１１とシリンダ外壁１３の接続部１７は、外側に引っ張られる力Ｆ３の力によって引っ張られることになる。
このような力が働くことで、ウォータジャケット１５の底部分１５ａ付近であり、接続部１７付近において内側への歪みＳｔが発生する。これは、シリンダボア外筒部１１が、外側に引っ張られる力Ｆ３の発生により、内側に座屈するからである。したがって、内側への歪みＳｔによって、ボア内周面１４の真円度は悪化する。
これは、内側への歪みＳｔが、その発生のメカニズムによりヘッドボルト締結穴１３ａに対応する位置に発生するからである。
すなわち、本実施例では１気筒辺り４つのヘッドボルト締結穴１３ａを持っているため、１気筒辺り４カ所の内側への歪みＳｔが発生することになる。
これは、内側への歪みＳｔが、その発生のメカニズムによりヘッドボルト締結穴１３ａに対応する位置に発生するからである。
すなわち、本実施例では１気筒辺り４つのヘッドボルト締結穴１３ａを持っているため、１気筒辺り４カ所の内側への歪みＳｔが発生することになる。
そこで、この内側への歪みＳｔに対応するように、受圧突起１０ｂを押圧機構２２で押圧しながら、ホーニング加工することで、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際に真円度が高くなるような加工を実現することが出来る。
この原理については従来から用いられているダミーヘッドを組み付けての加工とほぼ同じである。
具体的には図３及び図４に示したような効果によるものである。
図３には前述で説明したように、シリンダブロック１０のアッパーデッキ面１０ａ側から見た平面図であり、周囲８カ所に受圧突起１０ｂが設けられている様子が示されている。
また、押圧機構２２に備えるロッド２２ａによって、受圧突起１０ｂが押圧される様子も示している。
この部分を拡大したのが図４であり、図４には受圧突起１０ｂがロッド２２ａに押圧されることで、発生する力の関係についても示している。
この原理については従来から用いられているダミーヘッドを組み付けての加工とほぼ同じである。
具体的には図３及び図４に示したような効果によるものである。
図３には前述で説明したように、シリンダブロック１０のアッパーデッキ面１０ａ側から見た平面図であり、周囲８カ所に受圧突起１０ｂが設けられている様子が示されている。
また、押圧機構２２に備えるロッド２２ａによって、受圧突起１０ｂが押圧される様子も示している。
この部分を拡大したのが図４であり、図４には受圧突起１０ｂがロッド２２ａに押圧されることで、発生する力の関係についても示している。
仮に、シリンダブロック１０の側面を第１側面３５と第２側面３６と定義しておいたとすると、第１側面３５に設けられる受圧突起１０ｂを押圧機構２２に備えるロッド２２ａで押圧することで、第１押圧力Ｆｘが発生する。
一方、第２側面３６に設けられる受圧突起１０ｂを押圧機構２２に備えるロッド２２ａで押圧することで、第２押圧力Ｆｙが発生する。
これらの力である、第１押圧力Ｆｘ、第２押圧力Ｆｙは、それぞれ別の力としても作用するが、第１側面３５の押圧中心から伸びる第１作用線Ｌ１と、第２側面３６の押圧中心からのびる第２作用線Ｌ２は交差し、交点Ｐに合力Ｆａを発生することになる。
この合力Ｆａが、ボア内周面１４の中心点と、ヘッドボルト締結穴１３ａの中心点を結ぶ対角線Ｌ３上に発生することで、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を締め付けた際に発生する内側への歪みＳｔを再現することが出来る。
一方、第２側面３６に設けられる受圧突起１０ｂを押圧機構２２に備えるロッド２２ａで押圧することで、第２押圧力Ｆｙが発生する。
これらの力である、第１押圧力Ｆｘ、第２押圧力Ｆｙは、それぞれ別の力としても作用するが、第１側面３５の押圧中心から伸びる第１作用線Ｌ１と、第２側面３６の押圧中心からのびる第２作用線Ｌ２は交差し、交点Ｐに合力Ｆａを発生することになる。
この合力Ｆａが、ボア内周面１４の中心点と、ヘッドボルト締結穴１３ａの中心点を結ぶ対角線Ｌ３上に発生することで、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を締め付けた際に発生する内側への歪みＳｔを再現することが出来る。
この合力Ｆａの発生方向は、押圧機構２２が発生する力と、交点Ｐから第１側面３５又は第２側面３６までの距離によって変化するので、適宜調整できるような機構を押圧機構２２に備えておくと良い。
本来ならば、一つの押圧機構２２で内側への歪みＳｔに対応する力を与えることが設備コスト的には望ましいが、対角線Ｌ３の方向から押圧しようとすると、シリンダブロック１０の角部付近を押圧することになるので、形状的にシリンダ外壁１３の剛性が高く、不利になる。
また、対角線Ｌ３の延長線上にはヘッドボルト締結穴１３ａがあるために、対角線Ｌ３上に押圧機構２２を配置して押圧すると、ヘッドボルト締結穴１３ａの深さによっては、ヘッドボルト締結穴１３ａを変形する結果となり、適切な押圧力が発揮できない場合もある。
したがって、受圧突起１０ｂが対で設けられ、第１押圧力Ｆｘ及び第２押圧力Ｆｙを発生し、その合力Ｆａが、ボア内周面１４に内側歪１４ａを与える構成となる。
本来ならば、一つの押圧機構２２で内側への歪みＳｔに対応する力を与えることが設備コスト的には望ましいが、対角線Ｌ３の方向から押圧しようとすると、シリンダブロック１０の角部付近を押圧することになるので、形状的にシリンダ外壁１３の剛性が高く、不利になる。
また、対角線Ｌ３の延長線上にはヘッドボルト締結穴１３ａがあるために、対角線Ｌ３上に押圧機構２２を配置して押圧すると、ヘッドボルト締結穴１３ａの深さによっては、ヘッドボルト締結穴１３ａを変形する結果となり、適切な押圧力が発揮できない場合もある。
したがって、受圧突起１０ｂが対で設けられ、第１押圧力Ｆｘ及び第２押圧力Ｆｙを発生し、その合力Ｆａが、ボア内周面１４に内側歪１４ａを与える構成となる。
なお、これに伴って、交点Ｐの位置についても、注意が必要である。
第１作用線Ｌ１と第２作用線Ｌ２の交点Ｐがボア内周面１４の外側に来る必要がある。ボア内周面１４の内側に交点が来る場合、直接第１押圧力Ｆｘ、第２押圧力Ｆｙがボア内周面１４の表面を押圧する力となるため、内側への歪みＳｔを再現することが出来なくなってしまうからである。
また、ヘッドボルト締結穴１３ａが長い場合等、交点の位置が空間となるような配置では、同様に内側への歪みＳｔの再現が出来なくなってしまう。
このような理由により受圧突起１０ｂの位置に関しても、前述した場所を押圧機構２２のロッド２２ａが押圧出来るように配慮が必要である。
第１作用線Ｌ１と第２作用線Ｌ２の交点Ｐがボア内周面１４の外側に来る必要がある。ボア内周面１４の内側に交点が来る場合、直接第１押圧力Ｆｘ、第２押圧力Ｆｙがボア内周面１４の表面を押圧する力となるため、内側への歪みＳｔを再現することが出来なくなってしまうからである。
また、ヘッドボルト締結穴１３ａが長い場合等、交点の位置が空間となるような配置では、同様に内側への歪みＳｔの再現が出来なくなってしまう。
このような理由により受圧突起１０ｂの位置に関しても、前述した場所を押圧機構２２のロッド２２ａが押圧出来るように配慮が必要である。
受圧突起１０ｂを突起状にし、所定の受圧平面を設ける構造にすることは、この点でメリットがある。
本来、シリンダブロック１０に受圧突起１０ｂを設けなくとも、この発明は実施可能であるが、シリンダブロック１０を、押圧機構２２が備えるロッド２２ａで押圧する際、鋳造の精度で作るために若干はズレが生じる場合もある。
特に大量生産される場合には、ロットによっては型の消耗等の精度によってもずれる可能性が考えられ、このようにずれが発生した場合でも、受圧突起１０ｂが突出した部位に平面を持つ状態で備えられることで、ロッド２２ａが受圧突起１０ｂに当たる面積は減っても位置は所定の範囲内に収まることになる。
つまり、受圧突起１０ｂの備える平面部分の範囲内で押圧されることになるのである。さらに、受圧突起１０ｂが平面を持っていることで、押圧機構２２のロッド２２ａの先端にも平面が設けられていれば、面に直角に力が働きやすくなるため、第１押圧力Ｆｘ及び第２押圧力Ｆｙを期待する方向に発生しうるのである。
したがって、このようにシリンダブロック１０に受圧突起１０ｂを設けることで、たとえ、押圧する部分が若干ずれたとしても、必要な範囲でシリンダブロック１０を押圧出来るというメリットがある。
本来、シリンダブロック１０に受圧突起１０ｂを設けなくとも、この発明は実施可能であるが、シリンダブロック１０を、押圧機構２２が備えるロッド２２ａで押圧する際、鋳造の精度で作るために若干はズレが生じる場合もある。
特に大量生産される場合には、ロットによっては型の消耗等の精度によってもずれる可能性が考えられ、このようにずれが発生した場合でも、受圧突起１０ｂが突出した部位に平面を持つ状態で備えられることで、ロッド２２ａが受圧突起１０ｂに当たる面積は減っても位置は所定の範囲内に収まることになる。
つまり、受圧突起１０ｂの備える平面部分の範囲内で押圧されることになるのである。さらに、受圧突起１０ｂが平面を持っていることで、押圧機構２２のロッド２２ａの先端にも平面が設けられていれば、面に直角に力が働きやすくなるため、第１押圧力Ｆｘ及び第２押圧力Ｆｙを期待する方向に発生しうるのである。
したがって、このようにシリンダブロック１０に受圧突起１０ｂを設けることで、たとえ、押圧する部分が若干ずれたとしても、必要な範囲でシリンダブロック１０を押圧出来るというメリットがある。
ところで、ヘッドボルト締結穴１３ａはシリンダブロック１０に対して１０カ所設けられているが、受圧突起１０ｂはシリンダブロック１０の四隅に対になって８カ所、すなわち４つのヘッドボルト締結穴１３ａにしか対応していない。この理由について以下に説明する。
図７に、ボア内周面１４の歪みを示した図９のＢＢ断面にあたるグラフを示している。
第１気筒歪み１４ａａ及び第２気筒歪み１４ａｂは、図９のＢＢ断面にあたる部分の歪みを示したもので、第１気筒歪み１４ａａは、エンジンのフロント側から数えて１番目の気筒の歪みの状態を示しており、第２気筒歪み１４ａｂはエンジンのフロント側から２番目の気筒の歪みの状態を示している。
基準線ＳＬは、同じ歪みの大きさの値を結ぶ線であり、第１気筒歪み１４ａａ及び第２気筒歪み１４ａｂが真円に対してどの程度歪んでいるかの目安として書き入れている。一目盛り５μｍとしている。
図７に、ボア内周面１４の歪みを示した図９のＢＢ断面にあたるグラフを示している。
第１気筒歪み１４ａａ及び第２気筒歪み１４ａｂは、図９のＢＢ断面にあたる部分の歪みを示したもので、第１気筒歪み１４ａａは、エンジンのフロント側から数えて１番目の気筒の歪みの状態を示しており、第２気筒歪み１４ａｂはエンジンのフロント側から２番目の気筒の歪みの状態を示している。
基準線ＳＬは、同じ歪みの大きさの値を結ぶ線であり、第１気筒歪み１４ａａ及び第２気筒歪み１４ａｂが真円に対してどの程度歪んでいるかの目安として書き入れている。一目盛り５μｍとしている。
ヘッドボルト締結穴１３ａは、ヘッドボルト１６が締結された状態での歪みの位置との、位相の関係を比較するために書き入れている。
図９のＢＢ断面は、ヘッドボルト１６によってシリンダヘッド１９がシリンダブロック１０に締結された場合に、ヘッドボルト締結穴１３ａに対応する位置に最も大きな歪みが発生する、歪みピーク高さｈ１の位置であり、内側歪１４ａが発生する位置でもある。
この内側歪１４ａは、第１気筒歪み１４ａａのエンジンフロント方向で最も大きくなる。それに比べ、第１気筒歪み１４ａａのエンジンフロント方向とは逆側は、あまり歪みが大きくなっていない。
また、第２気筒歪み１４ａｂについても、同様のことが言え、第１気筒歪み１４ａａのエンジンフロント方向とは逆側の歪み程度の大きさの歪みが、ヘッドボルト１６に対応した部分に発生している程度である。
図９のＢＢ断面は、ヘッドボルト１６によってシリンダヘッド１９がシリンダブロック１０に締結された場合に、ヘッドボルト締結穴１３ａに対応する位置に最も大きな歪みが発生する、歪みピーク高さｈ１の位置であり、内側歪１４ａが発生する位置でもある。
この内側歪１４ａは、第１気筒歪み１４ａａのエンジンフロント方向で最も大きくなる。それに比べ、第１気筒歪み１４ａａのエンジンフロント方向とは逆側は、あまり歪みが大きくなっていない。
また、第２気筒歪み１４ａｂについても、同様のことが言え、第１気筒歪み１４ａａのエンジンフロント方向とは逆側の歪み程度の大きさの歪みが、ヘッドボルト１６に対応した部分に発生している程度である。
すなわち、内側歪１４ａは、第１気筒歪み１４ａａのエンジンフロント方向に面するヘッドボルト１６に対応する位相の２カ所が最も大きく、それ以外の部分は、歪みが小さいことが分かる。
これは、第１気筒のエンジンフロント方向には隣接するボア内周面１４が無いことに起因する。
この他、第３気筒及び第４気筒を調べた結果、第３気筒は第２気筒と、第４気筒は第１気筒とちょうど線対称の状態に歪みが発生することが分かっている。すなわち、第４気筒のクラッチ等を組み付ける側に、大きな内側歪１４ａが発生している。
これは、第１気筒のエンジンフロント方向には隣接するボア内周面１４が無いことに起因する。
この他、第３気筒及び第４気筒を調べた結果、第３気筒は第２気筒と、第４気筒は第１気筒とちょうど線対称の状態に歪みが発生することが分かっている。すなわち、第４気筒のクラッチ等を組み付ける側に、大きな内側歪１４ａが発生している。
エンジン稼働時、図示しないピストンがボア内周面１４を摺動する場合に、ボア内周面１４の真円度は数μｍ程度になれば、摺動抵抗は燃費向上を見込める程に低下させることが出来る。
解析の結果、第２気筒及び第３気筒は、このレベルの真円度を実現しており、問題となるのは、第１気筒のエンジンフロント方向側と、第４気筒のクラッチ組み付け側のヘッドボルト締結穴１３ａに対応する位置である。
つまり、シリンダブロック１０の四隅に対応する位置のボア内周面１４に、内側歪１４ａが発生していることが分かる。したがって、シリンダブロック１０の四隅８箇所に受圧突起１０ｂを設ければ、シリンダブロック１０のシリンダヘッド１９に組み付けた際に発生する内側歪１４ａを再現することが可能となる。
解析の結果、第２気筒及び第３気筒は、このレベルの真円度を実現しており、問題となるのは、第１気筒のエンジンフロント方向側と、第４気筒のクラッチ組み付け側のヘッドボルト締結穴１３ａに対応する位置である。
つまり、シリンダブロック１０の四隅に対応する位置のボア内周面１４に、内側歪１４ａが発生していることが分かる。したがって、シリンダブロック１０の四隅８箇所に受圧突起１０ｂを設ければ、シリンダブロック１０のシリンダヘッド１９に組み付けた際に発生する内側歪１４ａを再現することが可能となる。
図８に、歪みの４次成分を示したグラフを示す。
縦軸はボア真円度４次成分値を示しており、横軸はアッパーデッキ面１０ａからの距離を示している。
また、ヘッド組付歪み曲線３０は、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際にボア内周面１４に発生する歪みの４次成分を示しており、押圧加工歪み曲線３１はシリンダブロック１０を押圧機構２２によって押圧した場合にボア内周面１４に発生する歪みの４次成分、加工後推定歪み曲線３２は、ヘッド組付歪み曲線３０と押圧加工歪み曲線３１の差分を示している。
縦軸はボア真円度４次成分値を示しており、横軸はアッパーデッキ面１０ａからの距離を示している。
また、ヘッド組付歪み曲線３０は、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際にボア内周面１４に発生する歪みの４次成分を示しており、押圧加工歪み曲線３１はシリンダブロック１０を押圧機構２２によって押圧した場合にボア内周面１４に発生する歪みの４次成分、加工後推定歪み曲線３２は、ヘッド組付歪み曲線３０と押圧加工歪み曲線３１の差分を示している。
このように、図８ではシリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付ける際に、ボア内周面１４に発生する歪みは、歪みピーク高さｈ１で最大となる様子が示され、押圧加工歪み曲線３１はこれを良く再現している。
つまりこの結果は、シリンダブロック１０をホーニング加工する際に、受圧突起１０ｂ部分に押圧機構２２の備えるロッド２２ａで押圧することで、内側歪１４ａが再現できていることを示しており、このような加工の結果、加工後推定歪み曲線３２に示すように、数μｍ程度にまで、歪みを軽減することが可能となる。
つまりこの結果は、シリンダブロック１０をホーニング加工する際に、受圧突起１０ｂ部分に押圧機構２２の備えるロッド２２ａで押圧することで、内側歪１４ａが再現できていることを示しており、このような加工の結果、加工後推定歪み曲線３２に示すように、数μｍ程度にまで、歪みを軽減することが可能となる。
このように、シリンダブロック１０を押圧機構２２で押圧してホーニング加工することで、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際の歪みに対応した、非円形形状にボア内周面１４を加工することが可能となるため、エンジンとして、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際には、歪みが発生することで、ボア内周面１４の真円度はホーニング加工時の真円度となる。
この結果、ホーニング加工は特許文献２に示したような特殊な非円形形状加工をする必要がなく、短時間で精度良い加工が可能となる。
また、特許文献１、特許文献３、及び特許文献４のようにダミーヘッドを用いる必要がなくなるため、加工コストを下げることができ、真円度等の形状精度を高めることが出来る点については、図８に示す通りである。
この結果、ホーニング加工は特許文献２に示したような特殊な非円形形状加工をする必要がなく、短時間で精度良い加工が可能となる。
また、特許文献１、特許文献３、及び特許文献４のようにダミーヘッドを用いる必要がなくなるため、加工コストを下げることができ、真円度等の形状精度を高めることが出来る点については、図８に示す通りである。
これによって、エンジンのボア内周面１４の真円度等の形状精度を高めることが出来るので、図示しないピストンの備えるピストンリングと、ボア内周面１４の隙間は少なくなり、ピストンリングの張力を弱くしても、燃焼室からの燃焼ガスと、クランクケース側からの潤滑油の進入を抑えることができるようになるため、ピストン周りのフリクションロスを軽減できる。
ピストン周りのフリクションロスを軽減できれば、エンジンの性能を落とさなくとも燃費向上を図ることが可能であり、排ガス規制にも対応することが可能である。これは、燃焼室に進入する潤滑油の量を最低限に抑えることで、エミッションを高めるほか、燃費が向上することで、排気ガスそのものの排出量を抑えることができるためである。
ピストン周りのフリクションロスを軽減できれば、エンジンの性能を落とさなくとも燃費向上を図ることが可能であり、排ガス規制にも対応することが可能である。これは、燃焼室に進入する潤滑油の量を最低限に抑えることで、エミッションを高めるほか、燃費が向上することで、排気ガスそのものの排出量を抑えることができるためである。
以上に説明した、第１実施例のシリンダブロック製造方法、及びシリンダブロックによれば、以下のような優れた作用、効果が得られる。
（１）ピストンが摺動するボア内周面１４と、ボア内周面１４を冷却するためのウォータジャケット１５と、ウォータジャケット１５を覆うシリンダ外壁１３を有するエンジンのシリンダブロック１０の、ボア内周面１４をホーニング加工するシリンダブロック製造方法において、ウォータジャケット１５の底部分１５ａ近傍でシリンダ外壁１３に備えるヘッドボルト締結穴１３ａの位置に対応するシリンダ外壁１３の側面を押圧する、押圧機構２２があって、シリンダブロック１０を固定し、シリンダブロック１０を押圧機構２２がボア内周面１４を縮径する方向に押圧した状態で、ボア内周面１４をホーニング加工することを特徴とするので、ダミーヘッドを用いずに、製品としてエンジンに組み付けられたシリンダブロック１０の歪みを再現して、ボア内周面１４の加工を行い、組み付け後に高い形状精度を得られるシリンダブロック製造方法を実現できる。
（１）ピストンが摺動するボア内周面１４と、ボア内周面１４を冷却するためのウォータジャケット１５と、ウォータジャケット１５を覆うシリンダ外壁１３を有するエンジンのシリンダブロック１０の、ボア内周面１４をホーニング加工するシリンダブロック製造方法において、ウォータジャケット１５の底部分１５ａ近傍でシリンダ外壁１３に備えるヘッドボルト締結穴１３ａの位置に対応するシリンダ外壁１３の側面を押圧する、押圧機構２２があって、シリンダブロック１０を固定し、シリンダブロック１０を押圧機構２２がボア内周面１４を縮径する方向に押圧した状態で、ボア内周面１４をホーニング加工することを特徴とするので、ダミーヘッドを用いずに、製品としてエンジンに組み付けられたシリンダブロック１０の歪みを再現して、ボア内周面１４の加工を行い、組み付け後に高い形状精度を得られるシリンダブロック製造方法を実現できる。
この効果は、以下に説明する作用によって実現される。
まず、シリンダブロック１０のホーニング加工時に、押圧機構２２によって押圧する部位は、ウォータジャケット１５の底部分１５ａ近傍であり、ヘッドボルト締結穴１３ａに対応する位置である。
これは、前述したように、図９に示すボア内周面１４に最も大きな歪みが発生する場所が、アッパーデッキ面１０ａから歪みピーク高さｈ１の高さであり、ヘッドボルト締結穴１３ａに対応しているためである。
歪みピーク高さｈ１は、シリンダボア外筒部１１とシリンダ外壁１３の接続部１７、すなわちウォータジャケット１５の底部分１５ａ近傍にあたる。
まず、シリンダブロック１０のホーニング加工時に、押圧機構２２によって押圧する部位は、ウォータジャケット１５の底部分１５ａ近傍であり、ヘッドボルト締結穴１３ａに対応する位置である。
これは、前述したように、図９に示すボア内周面１４に最も大きな歪みが発生する場所が、アッパーデッキ面１０ａから歪みピーク高さｈ１の高さであり、ヘッドボルト締結穴１３ａに対応しているためである。
歪みピーク高さｈ１は、シリンダボア外筒部１１とシリンダ外壁１３の接続部１７、すなわちウォータジャケット１５の底部分１５ａ近傍にあたる。
このように、シリンダブロック１０のシリンダ外壁１３の側面を、押圧機構２２によってボア内周面１４を縮径する方向に押圧することで、ボア内周面１４に歪みを発生させることが可能となる。
このボア内周面１４に発生した歪みは、ダミーヘッドをシリンダブロック１０に組み付けた場合と、同等の歪みである。
そして、シリンダブロック１０を、押圧機構２２によってボア内周面１４を縮径する方向に押圧しながら、ホーニング加工することで、完成品と同じ歪み状態を再現しながらホーニング加工を行うこととなり、結果的に、ボア内周面１４は歪みに対応した非円形加工が可能となる。
したがって、シリンダブロック１０を、押圧機構２２によってボア内周面１４を縮径する方向に押圧することで、ボア内周面１４を、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９組み付けた際に発生する歪みに対応した非円形形状に加工することが可能となる。
このボア内周面１４に発生した歪みは、ダミーヘッドをシリンダブロック１０に組み付けた場合と、同等の歪みである。
そして、シリンダブロック１０を、押圧機構２２によってボア内周面１４を縮径する方向に押圧しながら、ホーニング加工することで、完成品と同じ歪み状態を再現しながらホーニング加工を行うこととなり、結果的に、ボア内周面１４は歪みに対応した非円形加工が可能となる。
したがって、シリンダブロック１０を、押圧機構２２によってボア内周面１４を縮径する方向に押圧することで、ボア内周面１４を、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９組み付けた際に発生する歪みに対応した非円形形状に加工することが可能となる。
そして、このように加工されたシリンダブロック１０に、シリンダヘッド１９を組み付ければ、組み付ける際に歪みが発生して、歪みに対応した非円形形状に加工されたボア内周面１４は、加工時の真円度と同じとなる。
したがって、この方法を用いてホーニング加工した際に、真円度を高めておけば、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際に、高い真円度を実現することが可能となる。
したがって、この方法を用いてホーニング加工した際に、真円度を高めておけば、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際に、高い真円度を実現することが可能となる。
（２）（１）に記載されるシリンダブロック製造方法において、押圧力を受けるための受圧部が、前記シリンダブロックの四隅に対となって８カ所に設けられ、対になる一方の受圧突起１０ｂを押圧機構２２が押圧する際に発生する第１押圧力の第１作用線Ｌ１と、他方の受圧突起１０ｂを押圧機構２２が押圧する際に発生する第２押圧力の第２作用線Ｌ２との交点の位置が、ボア内周面１４の外側に存在することを特徴とするので、シリンダブロック１０のシリンダ外壁１３から、押圧機構２２によって押圧することで、シリンダブロック１０に、シリンダヘッド１９組み付け時の歪みを再現することが可能となる。
この効果は、以下に説明する作用によって実現される。
シリンダブロック１０とシリンダヘッド１９組み付け時に発生するボア内周面１４の歪みは、前述したように図９に表され、ヘッドボルト締結穴１３ａに対応し、ウォータジャケット１５の下部近傍に発生する。
言い換えれば、歪む部分の頂点は、ボア内周面１４の中心とヘッドボルト締結穴１３ａを結ぶ直線上に発生し、高さはウォータジャケット１５の底部分１５ａ近傍である。
この効果は、以下に説明する作用によって実現される。
シリンダブロック１０とシリンダヘッド１９組み付け時に発生するボア内周面１４の歪みは、前述したように図９に表され、ヘッドボルト締結穴１３ａに対応し、ウォータジャケット１５の下部近傍に発生する。
言い換えれば、歪む部分の頂点は、ボア内周面１４の中心とヘッドボルト締結穴１３ａを結ぶ直線上に発生し、高さはウォータジャケット１５の底部分１５ａ近傍である。
したがって、シリンダ外壁１３に設ける受圧突起１０ｂは、高さはウォータジャケット１５の下部近傍で、ボア内周面１４の中心とヘッドボルト締結穴１３ａを結ぶ直線上に設ければよいのだが、この位置を押圧機構２２で押圧した場合、ヘッドボルト締結穴１３ａがあることによって、ボア内周面１４を変形させることになるうえ、シリンダブロック１０の長方形部分の対角を押すことになるので、シリンダ外壁１３の厚みも厚く、押圧するには条件的に不利である。
そこで、シリンダブロック１０の四隅に対として設けられる受圧突起１０ｂは、対になる一方の受圧突起１０ｂの中心を通過する第１作用線Ｌ１と、他方の受圧突起１０ｂの中心を通過する第２作用線Ｌ２の交点の位置が、ボア内周面１４の外側に存在するように設けられる。
そこで、シリンダブロック１０の四隅に対として設けられる受圧突起１０ｂは、対になる一方の受圧突起１０ｂの中心を通過する第１作用線Ｌ１と、他方の受圧突起１０ｂの中心を通過する第２作用線Ｌ２の交点の位置が、ボア内周面１４の外側に存在するように設けられる。
そして、このような受圧突起１０ｂを押圧機構２２で押圧することで、対となる受圧突起１０ｂによって合力が発生し、結果的にボア内周面１４とヘッドボルト締結穴１３ａの間で、その合力Ｆａが発生する。その合力Ｆａが、ボア内周面１４に歪みを与える。
このようにして与えられた内側への歪みは、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付ける際に発生する内側歪１４ａを再現するものであり、この歪みが発生した状態でホーニング加工を行えば、必要な非円形形状加工が可能となる。
その結果、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際には、ボア内周面１４の真円度は、ホーニング加工時の真円度が再現されたものとなり、エンジン稼働時のピストン周りの摺動抵抗を低減することができ、燃費の向上を図ることが可能である。
このようにして与えられた内側への歪みは、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付ける際に発生する内側歪１４ａを再現するものであり、この歪みが発生した状態でホーニング加工を行えば、必要な非円形形状加工が可能となる。
その結果、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際には、ボア内周面１４の真円度は、ホーニング加工時の真円度が再現されたものとなり、エンジン稼働時のピストン周りの摺動抵抗を低減することができ、燃費の向上を図ることが可能である。
（３）（１）又は（２）に記載されるシリンダブロック製造方法において、ボア内周面１４をホーニング加工する際に、受圧突起１０ｂが押圧され、完成品としてシリンダブロック１０のアッパーデッキ面１０ａに、ガスケット１８を挟んでシリンダヘッド１９をヘッドボルト１６で締結した際に、ボア内周面１４に発生する歪みと、同等の歪みを発生させることを特徴とするので、ボア内周面１４を摺動するピストンの摺動抵抗が軽減され、燃費の向上に繋がる。
（４）ピストンが摺動するボア内周面１４と、ボア内周面１４を冷却するためのウォータジャケット１５と、ウォータジャケット１５を覆うシリンダ外壁１３を有するエンジンのシリンダブロックにおいて、ウォータジャケット１５の底部分１５ａ近傍で、シリンダ外壁１３に備えるヘッドボルト締結穴１３ａの位置に対応するシリンダ外壁１３の側面に、平面を備えた受圧突起１０ｂが突起状に設けられ、受圧突起１０ｂが、四隅に対となって８カ所に設けられることを特徴とするシリンダブロック１０であるため、押圧機構２２によって、押圧された状態でホーニング加工されることによって、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９組み付け時に発生する歪みに対応した非円形形状加工が実現できる。
このような非円形形状加工がダミーヘッドを用いることなく、押圧機構２２によって押圧した状態でホーニング加工するという単純な方法で実現可能であるので、製造コストは安価になり、特殊なホーニング加工を必要としないので、加工精度を高めることで真円度を高くすることが可能である。
ホーニング加工時の真円度が、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９組み付け時に発生する歪みに対応した非円形形状加工によって、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた時のボア内周面１４の真円度に反映されるため、エンジン稼働時にピストンの摺動抵抗を削減でき、燃費の向上を図ることが可能となる。
ホーニング加工時の真円度が、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９組み付け時に発生する歪みに対応した非円形形状加工によって、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた時のボア内周面１４の真円度に反映されるため、エンジン稼働時にピストンの摺動抵抗を削減でき、燃費の向上を図ることが可能となる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、押圧機構２２は簡単な油圧シリンダを採用しているが、油圧である必要はなく、サーボモータで駆動するような押圧機構でもかまわない。
また、本実施例ではシリンダライナは特に示していないが、シリンダライナレスのシリンダブロック１０でも、シリンダライナを有するシリンダブロック１０でもどちらでも適用可能である。
また、１気筒辺り４本のヘッドボルト締結穴１３ａを備えるシリンダブロック１０の例を示したが、例えば１気筒辺り６本のヘッドボルト締結穴１３ａを備えていても、押圧機構２２で押圧することで、単純に加圧できる位置、又は合力によって加圧できる位置に歪みが発生する場合には、これを応用することを妨げない。
この場合はシリンダブロック１０の四隅に８カ所の受圧突起１０ｂを設ける構成とはならない場合も考えられるが、要は問題となる程度の歪みに対応する位置をシリンダブロック１０の外部から押圧しながらホーニング加工することで、ダミーヘッドを用いずに組み付け時のボア内周面１４の真円度を確保することができれば良い。
例えば、押圧機構２２は簡単な油圧シリンダを採用しているが、油圧である必要はなく、サーボモータで駆動するような押圧機構でもかまわない。
また、本実施例ではシリンダライナは特に示していないが、シリンダライナレスのシリンダブロック１０でも、シリンダライナを有するシリンダブロック１０でもどちらでも適用可能である。
また、１気筒辺り４本のヘッドボルト締結穴１３ａを備えるシリンダブロック１０の例を示したが、例えば１気筒辺り６本のヘッドボルト締結穴１３ａを備えていても、押圧機構２２で押圧することで、単純に加圧できる位置、又は合力によって加圧できる位置に歪みが発生する場合には、これを応用することを妨げない。
この場合はシリンダブロック１０の四隅に８カ所の受圧突起１０ｂを設ける構成とはならない場合も考えられるが、要は問題となる程度の歪みに対応する位置をシリンダブロック１０の外部から押圧しながらホーニング加工することで、ダミーヘッドを用いずに組み付け時のボア内周面１４の真円度を確保することができれば良い。
また、本実施例では直列４気筒エンジンについて説明してきたが、本発明を直列レイアウトの多気筒エンジンに適用することを妨げない。例えば、直列３気筒であったり、直列６気筒であったりしても、シリンダブロック１０の四隅に受圧突起１０ｂを設けて、本発明を適用することで同様の効果が得られる。
また、本発明をＶ型エンジンや水平対向エンジンに適用することを妨げない。例えば、Ｖ６エンジンであれば、シリンダブロック１０は２つの気筒列に分かれ、１つの気筒列に３気筒を有するエンジンのレイアウトとなる。この場合、左右両方の気筒列の四隅にそれぞれ受圧突起１０ｂを設け、片側の気筒列に８カ所、両方で１６カ所設ければ、同様の効果が得られる。
このことは、水平対向エンジンにも同様のことが言える。気筒列毎に四隅に受圧突起１０ｂを８カ所、合計１６カ所設ければ、同様の効果を得ることが期待できる。
もちろん、この他のレイアウトを持つエンジンであったとしても、本発明を適用することを妨げない。
また、本発明をＶ型エンジンや水平対向エンジンに適用することを妨げない。例えば、Ｖ６エンジンであれば、シリンダブロック１０は２つの気筒列に分かれ、１つの気筒列に３気筒を有するエンジンのレイアウトとなる。この場合、左右両方の気筒列の四隅にそれぞれ受圧突起１０ｂを設け、片側の気筒列に８カ所、両方で１６カ所設ければ、同様の効果が得られる。
このことは、水平対向エンジンにも同様のことが言える。気筒列毎に四隅に受圧突起１０ｂを８カ所、合計１６カ所設ければ、同様の効果を得ることが期待できる。
もちろん、この他のレイアウトを持つエンジンであったとしても、本発明を適用することを妨げない。
１０ シリンダブロック
１０ａ アッパーデッキ面
１０ｂ 受圧突起
１１ シリンダボア外筒部
１３ シリンダ外壁
１３ａ ヘッドボルト締結穴
１４ ボア内周面
１４ａ 内側最大歪
１５ ウォータジャケット
１６ ヘッドボルト
１７ 接続部
１８ ガスケット
１９ シリンダヘッド
２０ ホーニングヘッド
２０ａ 砥石
２１ ベース
２２ 押圧機構
２２ａ ロッド
２３ クランプ
３０ ヘッド組付歪み曲線
３１ 押圧加工歪み曲線
３２ 加工後推定歪み曲線
１０ａ アッパーデッキ面
１０ｂ 受圧突起
１１ シリンダボア外筒部
１３ シリンダ外壁
１３ａ ヘッドボルト締結穴
１４ ボア内周面
１４ａ 内側最大歪
１５ ウォータジャケット
１６ ヘッドボルト
１７ 接続部
１８ ガスケット
１９ シリンダヘッド
２０ ホーニングヘッド
２０ａ 砥石
２１ ベース
２２ 押圧機構
２２ａ ロッド
２３ クランプ
３０ ヘッド組付歪み曲線
３１ 押圧加工歪み曲線
３２ 加工後推定歪み曲線
Claims (4)
- ピストンが摺動するボア内壁と、前記ボア内壁を冷却するためのウォータジャケットと、前記ウォータジャケットを覆う外壁部を有するエンジンのシリンダブロックの、前記ボア内壁をホーニング加工するシリンダブロック製造方法において、
前記ウォータジャケットの下端部近傍で前記外壁部に備えるヘッドボルト締結穴の位置に対応する前記外壁部の側面を押圧する、押圧機構があって、
前記シリンダブロックを固定し、前記シリンダブロックを前記押圧機構が前記ボア内壁の内周を縮径する方向に押圧した状態で、前記ボア内壁をホーニング加工することを特徴とするシリンダブロック製造方法。 - 請求項１に記載されるシリンダブロック製造方法において、
押圧力を受けるための受圧部が、前記シリンダブロックの四隅に対となって８カ所に設けられ、
対になる一方の前記受圧部を前記押圧機構が押圧する際に発生する第１押圧力の第１作用線と、他方の前記受圧部を前記押圧機構が押圧する際に発生する第２押圧力の第２作用線との交点の位置が、シリンダボアの外側に存在することを特徴とするシリンダブロック製造方法。 - 請求項１又は請求項２に記載されるシリンダブロック製造方法において、
前記ボア内壁をホーニング加工する際に、前記受圧部が押圧され、
完成品として前記シリンダブロックのアッパーデッキ面に、シリンダヘッドガスケットを挟んでシリンダヘッドをヘッドボルトで締結した際に、前記ボア内壁に発生する歪みと、同等の歪みを発生させることを特徴とするシリンダブロック製造方法。 - ピストンが摺動するボア内壁と、前記ボア内壁を冷却するためのウォータジャケットと、前記ウォータジャケットを覆う外壁部を有するエンジンのシリンダブロックにおいて、
前記ウォータジャケットの下端部近傍で、前記外壁部に備えるヘッドボルト締結穴の位置に対応する前記外壁部の側面に、平面を備えた受圧部が突起状に設けられ、
前記受圧部が、四隅に対となって８カ所に設けられることを特徴とするシリンダブロック。
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Cited By (2)
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