JP3601864B2

JP3601864B2 - メッキシリンダブロック

Info

Publication number: JP3601864B2
Application number: JP32819694A
Authority: JP
Inventors: 哲史斎藤
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: JPH08177610A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、シリンダボアの内壁を電気メッキして成るシリンダブロックの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エンジンの軽量化のためにシリンダブロックをアルミを材料にして鋳造成形することが行われているが、この場合には、シリンダブロックのシリンダボア内に金属製のスリーブを入れたり、金属メッキを施してシリンダボアの内壁にニッケルなどの金属層を形成してシリンダボアの耐久性を向上させている。シリンダブロックに金属メッキを施してシリンダボアの内壁に金属層を形成する方法としては、シリンダブロックをメッキ液に漬けてシリンダブロック全体を金属メッキする、いわゆる”どぶ漬け”方法と、シリンダボアの内壁のみに金属メッキを施す電気メッキ方法とがある。しかし、前者の”どぶ漬け”方法は高価なメッキ液が不必要な部分に付いてしまうという問題や比較的大きな設備を必要とするという問題があるので、メッキ方法としては後者の電気メッキ方法の方が好ましい。
図１０はシリンダブロックにおけるシリンダボアの内壁に電気メッキを施す高速メッキ装置の概略断面図を示している。この高速メッキ装置５０はシリンダブロックを構成するアッパーブロック６０の上面及び下面を支持する上側支持部材５１及び下側支持部材５２と、シリンダボア６１の上部からシャフト５４を介して挿入されるシール手段５３とを備えている。上側部材にはシリンダボア６１の上部からシリンダボア６１と同心上に若干の隙間（この隙間がメッキ液通路５５となる）を開けてシリンダボア６１の内部に挿入される円筒状のメッキ液回収筒５６が設けられており、図中５７で示すメッキ液注入部からメッキ液をシリンダボア６１内に注入して、その注入したメッキ液を前記メッキ液回収筒５６の内側開口５６ａから回収するように構成されている（図１０にメッキ液の流れを矢印で示す。）。
前記下側支持部材５２はアッパーブロック６０に電気負荷をかけてアッパーブロック６０に電気を帯びさせているので、上述したように流れるメッキ液はシリンダボア６１を通過する際に、電極側であるシリンダボア６１の内壁に電気メッキされ、シリンダボア６１の内壁に薄い金属層６２を形成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したシリンダボア６１の内壁のみに金属メッキを施す電気メッキ方法は、必要な部分のみに金属層を形成するために無駄がなく、また、図示したように装置自体が比較的コンパクトであるという利点はあるが、メッキする際にシリンダボア６１の下端をシールしているので、このシールしている部分が十分にメッキされず、シリンダボア６１内壁の下部に、どうしても１０(b) に示すようなメッキ層６２の段部６２ａが形成されてしまうという問題がある（図１０(b) はメッキ終了後のシリンダボア６１の下部の部分拡大断面図であり、図中、６３はピストンを示している。）。
このようにシリンダボア６１の内壁に段部が形成されてしまうと、ピストン６３がシリンダボア６１内を摺動する際にシリンダボア内でピストンが傾く時に、ピストン６３がこのメッキ層６２の段部６２ａに引っかかってしまい、メッキ層６２がその引っかかった部分から次々に剥離していってしまうという問題に発展する。この問題を解決する方法としては、シリンダボア６１に対するシール手段５３’を図１１に示すようにシリンダボア６１の外側に配置する方法があるが、シリンダボア６１の外側にシール手段５３’を配置するとメッキの際にシリンダボア６１の下端周縁に図１１(b) に示すようにメッキの固まりが貯まってしまうという問題が生ずる。本発明は、上記した従来の問題点を解決し、従来の高速メッキ装置の構造でシリンダボアの下側部でシーリングしてもピストン摺動時にピストンがメッキ層が引っかからないようなメッキ層を形成し得るメッキシリンダブロックを提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のメッキシリンダブロックは、ピストンが摺動する上下方向に貫通するシリンダボアを備え、このシリンダボアの内壁を電気メッキして成るアルミ製のメッキシリンダブロックにおいて、シリンダボアの下部を全周にわたり切削加工により若干テーパ状に半径方向外方に拡径し、メッキの際、このテーパ開始点より下方の拡径部を、Ｏリング状のシール要素でシールすることにより、シリンダボアの内壁からテーパ部にまで連続したメッキを施したことを特徴とするものである。
【０００５】
【作用】
上記したように構成された本発明のメッキシリンダブロックによれば、シリンダボアの下部を、若干テーパ状に半径方向外方に拡径し、メッキの際、このテーパ開始点より下方の拡径部でシールを行うことによって、シリンダボアの内壁からテーパ部にまで連続したメッキを施しているので、メッキ層におけるピストンが接触する部分には段部が形成されない。
【０００６】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明のメッキシリンダブロック（以下、単にシリンダブロックと称する）の一実施例について説明する。図１は本発明に係るシリンダブロック１のシリンダボア５に対応する位置を縦方向に切断した概略縦断面図、図２はシリンダブロック１におけるアッパーブロック２の底面図、図３はシリンダブロック１におけるロアブロック３の底面図を各々示している。このシリンダブロック１は並列４気筒エンジン用で、アッパーブロック２とロアブロック３とに分割されており、アッパーブロック２の上面にはシリンダヘッド（図示せず）が、また、ロアブロック３の底面にはオイルプレート（図示せず）が各々接合される。前記アッパーブロック２は、その下側に底面２ａに開口するクランク室４の上部４ａが形成されており、また、その上側には上面からクランク室４にかけて上下方向に貫通するシリンダボア５が並列に４つ形成されている。各シリンダボア５には各々ピストン６が上下方向に摺動可能に配置されており、各ピストン６はコンロッド７を介してクランクシャフト８に連結されている。
【０００７】
図４はシリンダブロック１を図２におけるＡ−Ａ線に沿って切断した状態を示す模式図である。尚、この図４においては、ロアブロック３の底面は閉鎖してあるが、詳細にはオイルパン（図示せず）を連通するように開口していることは図３から明らかである。図面に示すように、ピストン６は、外側に位置する二つのピストン６ａ，６ｄが同時に同方向に摺動し、内側に位置する二つのピストン６ｂ，６ｃが前記ピストン６ａ，６ｄと１８０度反対方向に摺動するように作動される。従って、外側のピストン６ａ，６ｄが上死点にある時には、内側のピストン６ｂ，６ｃは下死点に位置する。
前記アッパーブロック２には、３つのバルクヘッド９（９ａ，９ｂ，９ｃ）が設けられており、これら３つのバルクヘッド９によってクランク室４の上部４ａは４つシリンダボア５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに対応する４つの部屋Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに区画されている。バルクヘッド９の底面と、最外端に位置するバルクヘッド９ａ，９ｃの外側に位置するアッパーシリンダ２の壁２ｂ，２ｃの底面とにはクランクシャフト８を支持する半円状の支持部１０が形成されており、また、バルクヘッド９ｃは、その支持部１０の両側面に、クランクシャフト８の軸方向のずれを防止し、クランクシャフト８のスラスト力を受ける半円板状のメタルプレート１１が挿入できるように構成されている。ロアブロック３には、その上面３ａに開口するクランク室４の下部４ｂが形成されており、アッパーブロック２と連結して一つのクランク室４を形成するように構成されている。
ロアブロック３には、アッパーブロック２における中央のバルクヘッド９ｂに対応するラダーフレーム１２が設けられており、このラダーフレーム１２はクランク室４の下部を２つに仕切っている。
【０００８】
クランクシャフト８は、まずそのアッパーブロック２の各支持部１０と対応する位置にベアリング１３が装着され、これらベアリング１３がアッパーブロック２の各支持部１０と合致するようにアッパーブロック２の底面２ａに置かれる。次に、バルクヘッド９ｃにメタルプレート１１を挿入し、クランクシャフト８の前後方向へのずれ、及びメタルプレート１１の取付状態を確認しながら、軸受けキャップ１４をバルクヘッド９ｃにボルト止め（図示せず）等の適当な手段で取り付ける（図５参照、本図は軸受けキャップ１４の取付状態を示すために、シリンダブロック１を図２におけるＢ−Ｂ線で切断したシリンダブロック１の概略縦断面図である。）。
そして、バルクヘッド９ａに軸受けキャップ１５を取り付け（軸受けキャップ１５の取り付け状態は軸受けキャップ１４の取り付け状態とほぼ同じであるので図面での説明は省略する。）、最後にロアブロック３を、その上面３ａがアッパーブロック２の底面２ａに合致するように、アッパーブロック２に取り付けて、シリンダブロック１の組立が完了する。尚、クランクシャフト８に装着するピストン６やウエイト等の組立については従来公知の構造と同じであるので、ここではその説明は省略している。
【０００９】
以上説明したようにして組み立てられたシリンダブロック１では、クランク室４がアッパーブロック３におけるバルクヘッド９ｂとロアブロック３におけるラダーフレーム１２とによって、右側の二つのシリンダボア５ａ，５ｂに対応する部屋Ａ，Ｂと、左側の二つのシリンダボア５ｃ，５ｄに対応する部屋Ｃ，Ｄとに分割されるが（図４及び図６参照、図６は、バルクヘッド９ｂとラダーフレーム１２との組み付け状態を示すために、シリンダブロック１を図２におけるＣ−Ｃ線で切断したシリンダブロック１の概略縦断面図である。）、バルクヘッド９ａ及び９ｃは軸受けキャップ１５，１４によってクランクシャフト８を支持するようにしているので、クランク室４の部屋Ａと部屋Ｂとはその下側で連通し、また、同様にクランク室の部屋Ｃの部屋Ｄともその下側で連通している（図４及び図５参照）。従って、図４に示すように、ピストン６ｂが下死点に達している時には、クランク室の部屋Ｂのガスは、ピストン６ａが上死点に達している部屋Ａに逃げることができ、また、その逆も可能になり、ピストン６の上下動に応じてクランク室４の各部屋Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのガスの逃げ場を得ることができる上に、クランクシャフト８の支持部材としてアッパーブロック２にバルクヘッド９を、ロアブロック３にラダーフレーム１２を設けているのでシリンダブロック１の剛性が高まり、振動等の軽減が可能になる。
【００１０】
以上説明したように構成されたシリンダブロック１のアッパーブロック２における各シリンダボア５には、その下端部にかけて半径方向外方に向けて若干テーパ状に拡径する拡径部２０が形成されている（図１参照）。
以下、このシリンダボア５について詳細に説明する。図７はアッパーブロック２におけるシリンダボア５の加工工程を示す概略工程図である。
図中２’は鋳造成形されたアッパーブロック基を示しており、２１は切削具を示している。以下、シリンダボア５の加工工程について説明すると、シリンダボア５に成る穴を鋳造工程においてアッパーブロック基に２’に形成しておく。そして、上記鋳造成形で成形されたシリンダボア５に成る穴の壁面を、適当な寸法になるまで切削加工する。そして、次に切削具２１をアッパーブロック基２’に適当に位置合わせし（図７(a)）、切削具２１をシリンダボア５内に挿入し、切削具２１が、所定の位置に達したとき、即ち、切削具２１の先端部２１ａがシリンダボア５の下端に達っした時に、切削具２１の先端部２１ａの半径方向外方に拡径し、シリンダボア５の下側を、半径方向外方に若干テーパ状に拡径するように切削して、シリンダボア５に拡径部２０を形成する（図７(b) ）。
シリンダボア５の穴開け加工が終了した後は、切削具２１の先端部２１ａは縮径して元の形状に戻されて、切削具２１はアッパーブロック２から引き抜かれ（図７(c) ）、その後、壁面を研磨する等の仕上加工を施し、さらに金属メッキを施した後に、ホーニング加工を行って終了する。以上説明したようにシリンダボア５は、高速メッキ装置３０を使用して、その内壁に金属メッキが施される。
【００１１】
図８は高速メッキ装置３０によるメッキ処理の状態を示す高速メッキ装置の概略断面図である。
アッパーブロック２はその上面２ｄ及び下面２ａが高速メッキ装置３０の上側支持部材３１及び下側支持部材３２で支持されている。さらにシリンダボア５には、その上部からシャフト３３を介してシール部材３４が挿入されており、このシール手段によりシリンダボア５の下端部はシールされる。シール部材３４はシリンダボア５を、シリンダボア５の下端部における拡径部２０でシールするように位置決めされている（図８(b) 参照、本図は図８(a) における二点波線Ｙで囲まれた部分の拡大図である。）。また、下側支持部材３２はアッパーブロック２に電気負荷をかけ、アッパーブロック２に電気を帯びさせている。
シリンダボア５の上部からは、メッキ液回収用の筒体３５が、シリンダボア５の内壁との間に隙間ができるように挿入され、この隙間がメッキ液通路３６となる。
メッキ液は上側支持部材３１に設けられたメッキ液注入部３７から注入され、前記メッキ液通路３６を通って、シリンダボア５内に流れ込み、前記回収用の筒体３５の内部を通って回収される。メッキ液は前記メッキ液通路３６を通過する時に電気負荷のかけられたアッパーシリンダ２におけるシリンダブロック５の内壁に付着してシリンダボア５の内壁に薄いメッキ層２２を形成する。
【００１２】
図９(a) はメッキ処理が施された後のアッパーブロック２の概略縦断面図を、図９(b) は図９(a) に示したアッパーブロック２におけるシリンダボア５の拡径部２０の概略拡大図を各々示している。
図面に示すように、アッパーブロック２は、そのシリンダボア５の下側に半径方向外方に若干テーパ状に拡径する拡径部２０を形成し、メッキ処理時にその拡径部２０をシール部材３４でシールするようにしているので、メッキ処理時にシール部材２０によって生じるメッキ層２２の段部２２ａは拡径部２０に形成され、シリンダボア５におけるピストン６に摺接する部分は平滑になる。
従って、ピストン６が摺動時にメッキ層２２の段部２２ａに引っかかることはなくなり、メッキ層２２がピストン６の引っかかりにより剥離されることはなくなる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明のメッキシリンダブロックによれば、シリンダボアの下部を全周にわたり切削加工により若干テーパ状に半径方向外方に拡径し、メッキの際、このテーパ開始点より下方の拡径部を、Ｏリング状のシール要素でシールすることにより、シリンダボアの内壁からテーパ部にまで連続したメッキを施しているので、メッキ層におけるピストンが接触する部分には段部が形成されず、従って、ピストンの引っかかりによりシリンダボアのメッキ層が剥離されることがなくなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダブロック１のシリンダボア５に対応する位置を縦方向に切断した概略縦断面図である。
【図２】シリンダブロック１におけるアッパーブロック２の底面図である。
【図３】シリンダブロック１におけるロアブロック３の底面図である。
【図４】シリンダブロック１を図２におけるＡ−Ａ線に沿って切断した状態を示す模式図である。
【図５】シリンダブロック１を図２におけるＢ−Ｂ線で切断したシリンダブロック１の概略縦断面図である。
【図６】シリンダブロック１を図２におけるＣ−Ｃ線で切断したシリンダブロック１の概略縦断面図である。
【図７】(a) 〜(c) は、アッパーブロック２におけるシリンダボア５の加工工程を示す概略工程図である。
【図８】(a) は、高速メッキ装置の概略断面図、(b) は、図８(a) における二点波線Ｙで囲まれた部分の拡大図である。
【図９】(a) はメッキ処理が施された後のアッパーブロック２の概略縦断面図、(b) は図９(a) に示したアッパーブロック２におけるシリンダボア５の拡径部２０の概略拡大図である。
【図１０】(a) は従来の高速メッキ装置の概略縦断面図、(b) はメッキ処理が施されたシリンダボアの部分拡大図である。
【図１１】(a) は従来の高速メッキ装置の概略縦断面図、(b) はメッキ処理が施されたシリンダボアの部分拡大図である。
【符号の説明】
１シリンダブロック
２アッパーブロック
2a 底面
2b 壁
2c 壁
３ロアブロック
４クランク室
4a 上部
4b 下部
Ａ部屋
Ｂ部屋
Ｃ部屋
Ｄ部屋
５(5a,5b,5c,5d) シリンダボア
６(6a,6b,6c,6d) ピストン
７コンロッド
８クランクシャフト
９(9a,9b,9c) バルクヘッド
１０支持部
１１メタルプレート
１２ラダーフレーム
１３ベアリング
１４軸受けキャップ
１５軸受けキャップ
２０拡径部
２１切削具
21a 先端部
２２メッキ層
３０高速メッキ装置
３１上側支持部材
３２下側支持部材
３３シャフト
３４シール部材
３５メッキ液回収用の筒体
３６メッキ液通路
３７メッキ液注入部

Claims

ピストンが摺動する上下方向に貫通するシリンダボアを備え、
このシリンダボアの内壁を電気メッキして成るアルミ製のメッキシリンダブロックにおいて、
シリンダボアの下部を全周にわたり切削加工により若干テーパ状に半径方向外方に拡径し、
メッキの際、このテーパ開始点より下方の拡径部を、Ｏリング状のシール要素でシールすることにより、シリンダボアの内壁からテーパ部にまで連続したメッキを施した
ことを特徴とするメッキシリンダブロック。