JP3988503B2 - Cylinder block surface treatment equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シリンダブロックのシリンダボア表面にエッチング処理を施す表面処理に用いられる表面処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えばアルミニウム(Al)等の軽金属またはその合金を材料としたエンジンのシリンダブロックでは、ピストンが摺動するシリンダボア部の耐摩耗性を確保するために、通常、該シリンダボア部に鋳鉄製のライナを圧入するか若しくは鋳込んで製作されている。尚、このライナは、シリンダボア部の少なくともピストン上死点からピストン下死点までを覆う範囲にわたって配設される。
【0003】
しかしながら、このようにシリンダボア部に鋳鉄製ライナを設けた場合には、シリンダブロック母材(Al合金等の軽金属)の軽量性あるいは高熱伝導率性などの優れた特性を十分に生かし切れないという難点がある。
また、近年では、エンジンのより一層の小型化の要求の高まりに応じて、シリンダブロックについてもボア間ピッチの短縮化が求められている。
【0004】
このため、鋳鉄製のライナを無くして、他の方法でシリンダボア部の耐摩耗性を確保することが考えられている。かかる方法の一つとして、シリンダブロックの母材よりも硬度が高く所定の体積率を有する多孔状のプリフォーム(予備成形体)をシリンダボア部に設け、鋳造時にシリンダブロック母材の溶湯を含浸させて複合化する方法がある(例えば、特開2001−71117号公報参照)。このような多孔状プリフォームとしては、金属粉末を焼結して得られる焼結金属プリフォームや、強化繊維をベースとした繊維強化材製のプリフォームが適用可能である。
【0005】
また、他の方法としては、Al合金等のシリンダブロック母材の材料について、Siの含有量を高め初晶Siを分散させて強化した分散強化型Al合金とする方法も考えられている。尚、上記多孔状プリフォームの場合には、その組織が所謂3次元網目状構造(ネットワーク構造)であり、この網目状の空隙にシリンダブロック母材の溶湯が含浸するため、そのシリンダボア部の耐久性はより優れたものとなる。
以上のような方法を採用した場合、シリンダブロック母材(例えばAl合金)の軽量性および高熱伝導率性等の優れた特性を維持しつつ、ピストン摺動部分の耐摩耗性を確保でき、また、ライナを無くしてその分だけボア間ピッチを短くすることもでき、更に、ライナを無くすことにより既存のエンジンをベースにして排気量の増大を図ることもできる。しかも、従来通りの鋳造法をそのまま適用することができるという利点もある。
【0006】
このようにシリンダボア表面の耐摩耗性を向上させたシリンダブロックでは、耐摩耗性を維持しつつ油保持性を高めることを目的として、シリンダボア表面にホーニング加工あるいはエッチング処理を施すことが考えられている(例えば、特開平6−167242号公報あるいは特開2000−354913号公報参照)。
【0007】
このようにシリンダボア表面にホーニング加工あるいはエッチング処理を施すことにより、強化材部分を母材マトリックスから所定量突出させ、且つ、マトリックス自体は、微細な凹凸が無数に存在する、所謂、梨地状にして微細な油溜まりを多数形成させることができる。そして、これにより、耐摩耗性を維持した上で、油保持性を高めて耐スカッフ(焼き付き)性も確保することが可能になる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シリンダボア内を往復摺動するピストンは、その往復摺動ストロークの上死点と下死点とで摺動動作の向きが転換するので、シリンダボア表面もこれら上死点および下死点については厳しい使用条件に曝されるのであるが、特に上死点の場合には、エンジン燃焼室の爆発力が加わる関係上、とりわけ過酷な条件となり、焼き付き問題が重要な課題となる。
【0009】
この上死点の焼き付き対策としては、シリンダボア表面の粗さをホーニング加工あるいはエッチング処理でより粗くして油保持性を高めれば良いのであるが、反面、このようにシリンダボア表面全体を粗くした場合には、相手部材(ピストン)の摩耗増大や摺動部の気密性低下あるいは油消費量の増大を招来することになる。
従って、焼き付きが特に生じ易いピストン上死点およびその近傍については、シリンダボア表面をより粗くして油保持性を高めることが必要であるが、それ以外の領域、つまり下死点側では、表面を余り粗くすることは好ましくない。
【0010】
そこで、この発明は、シリンダブロックのシリンダボア表面に表面処理を施すに際し、ピストンの往復摺動ストロークの上死点側と下死点側とでシリンダボア表面の粗さを調整できるようにすることを目的としてなされたものである。
【0016】

【課題を解決するための手段】

このため、本願発明に係るシリンダブロックの表面処理装置は、シリンダブロックのシリンダボア表面にエッチング液を接触させてエッチング処理を施す表面処理装置を前提とし、シリンダブロックのシリンダヘッドとの合わせ面を支持する基端面を有する基台と、シリンダボアの内径寸法よりも所定量小さい外径寸法を有し上記基台の基端面に立設された柱状体と、エッチング液を貯えるエッチング液貯留手段と、該貯留手段を昇降制御する昇降制御手段とを備えるとともに、上記エッチング液貯留手段と、シリンダブロックのシリンダヘッドとの合わせ面を上記基台の基端面で支持させ、且つ、上記柱状体をシリンダボアに挿通させた状態で、シリンダボア表面と柱状体の外面との間に形成される空隙部とを連通させる連通手段を備えた、ことを特徴としたものである。
【0017】
た、本願発明に係る他のシリンダブロックの表面処理装置は、シリンダブロックのシリンダボア表面にエッチング液を接触させてエッチング処理を施す表面処理装置を前提とし、シリンダブロックのシリンダヘッドとの合わせ面を支持する基端面を有する基台と、シリンダボアの内径寸法よりも所定量小さい外径寸法を有し、上記基台に設けられた挿通孔に嵌合して上記基端面に対し出没可能に設けられた柱状体と、該柱状体を昇降制御する昇降制御手段とを備えている。
そして、上記柱状体が下降位置にある状態で、該柱状体の上端面と上記挿通孔の内周面とで形成される凹所にエッチング液を貯え、且つ、シリンダブロックのシリンダヘッドとの合わせ面を上記基台の基端面で支持させた状態で、上記柱状体を上昇させてシリンダボアに挿通させることにより、シリンダボア表面と柱状体の外面との間に形成される空隙部にエッチング液が供給されて、シリンダボア表面にエッチング処理が施されることを特徴としたものである。
【0018】
この場合において、より好ましくは、上記柱状体にその上端面に開口するエッチング液給排路が設けられ、該エッチング液給排路に、エッチング液を給排制御するエッチング液給排制御手段が接続されている。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態の説明に先立って、まず、実施の形態の参考例について説明する。
図3は、本発明の実施の形態の参考例に係るエンジンのシリンダブロックの表面処理装置の概略構成を示す断面説明図である。この図に示すように、本実施の形態に係るシリンダブロックWは、エッチング処理装置10の基台11上に、その上下を逆向きにしてセットされている。
上記シリンダブロックWは、例えば自動車用エンジンに用いられるもので、シリンダブロックWのトップデッキWf(車両への搭載状態では上端面)には、図示しないシリンダヘッドの下端面が所定のガスケット材を介して密着状態で締結固定される。つまり、シリンダブロックWのトップデッキWfが、シリンダヘッドとの合わせ面を構成している。
【0020】
また、上記シリンダブロックWのシリンダボアB内には、図示しないピストンが上下方向へ摺動可能に挿入される。該ピストンは、シリンダボアB内を、上死点Puから下死点Pbまでの範囲にわたって摺動する。このシリンダボアBの両側には、シリンダボア内壁面から離間したシリンダブロック外壁部との間に、シリンダボアBの内壁面に略沿うようにして、冷却水を流通させるウォータジャケットJがそれぞれ形成されている。
【0021】
上記シリンダブロックWは、軽合金(例えばアルミニウム合金)材料を用い、例えばダイキャスト鋳造法を適用して鋳造素材を得た後、かかる鋳造素材に対して、上記シリンダボアBのピストン摺動面やシリンダヘッド(不図示)との合わせ面Wfなどの所要箇所を仕上げ加工して、最終製品として得られたものである。
【0022】
参考例では、より好ましくは、シリンダボアBの内周面(ピストン摺動面)の耐摩耗性を確保することを目的として、このシリンダボア部Bに、シリンダブロックWの母材(アルミニウム合金)よりも硬度が高く所定の体積率を有する多孔状のプリフォーム(予備成形体:不図示)が配設されている。
すなわち、シリンダボア部Bは、上記多孔状プリフォームを鋳造型のシリンダボア部Bに対応する部位にセットした上で、鋳造キャビティ内に母材の金属溶湯を注入し、上記プリフォームに溶湯を含浸させることによって形成されている。
【0023】
上記多孔状プリフォームは、例えば、金属粉末を燒結して得られる燒結金属プリフォームとして構成され、この金属粉末としては、例えば、Fe(鉄)−Cr(クロム)−Ni(ニッケル)系のものを用いた。
尚、シリンダブロックWの母材(アルミニウム合金)よりも硬度が高く所定の体積率を有する多孔状のプリフォームとしては、この他にも、例えば強化繊維をベースとした繊維強化材製のものなども用いることができる。
【0024】
参考例では、このようにして耐摩耗性を向上させたシリンダボア部Bの表面について、耐摩耗性を維持しつつ油保持性を高めることを目的として、エッチング処理が施される。かかるエッチング処理を施すことにより、強化材部分を母材マトリックスから所定量突出させ、且つ、マトリックス自体は、微細な凹凸が無数に存在する、所謂、梨地状にして微細な油溜まりを多数形成させることができる。そして、これにより、耐摩耗性を維持した上で、油保持性を高めて耐スカッフ(焼き付き)性も確保することができるのである。
【0025】
以下、このエッチング処理について説明する。
参考例に係る表面処理(エッチング処理)装置10は、図3に示されるように、シリンダブロックWのシリンダヘッドとの合わせ面Wfを支持する基端面11gを有する基台11と、上記シリンダブロックWのシリンダボアBの内径寸法よりも所定量だけ小さい外径寸法を有して上記基台11の基端面11g上に立設された円柱状の柱状体13とを備えている。
【0026】
該柱状体13には、上記基台11の中心部を貫通し上記基端面11gの近傍における外周面に開口する液通路11a(エッチング液供給路)と、柱状体13の外面に沿うように基台11を掘り込んで形成された環状溝11cと、基台11の外面に開口し上記環状溝11cと連通する液通路11b(エッチング液排出路)とが設けられている。
【0027】
上記エッチング液供給路11aには、上流側端部がエッチング液供給源(タンク:不図示)に連通し途中部にバルブ(供給バルブ)Vsが介設されたエッチング液供給管15が接続されている。また、エッチング液排出路11bには、下流側端部がエッチング液排出タンク(不図示)に連通し途中部にバルブ(供給バルブ)Vdが介設されたエッチング液排出管17が接続されている。
これらエッチング液の供給タンク(不図示),供給管15,供給バルブVs,供給路11a,排出路11b,排出管17,排出バルブVd及び排出タンク(不図示)を主要部として、柱状体13の上記基端面11g近傍における外面側に対してエッチング液を給排する「エッチング液給排手段」が構成されている。
【0028】
上記供給バルブVs及び排出バルブVdは共に、より好ましくは電磁制御弁で構成され、処理装置10のコントロールユニット(不図示)に対して信号授受可能に接続されており、該コントロールユニットからの制御信号に応じて、その開閉状態,弁開度あるいは開閉速度などが制御され、これにより、「エッチング液給排手段」の作動状態が制御されるようになっている。
【0029】
以上の構成を備えた処理装置10を用いてシリンダブロックWのシリンダボアBの表面にエッチング処理を施す際には、シリンダブロックWを上下逆にしてそのシリンダヘッドとの合わせ面Wfを基台11の基端面11gで支持させ、且つ、柱状体13をシリンダボアBに挿通させた状態にセットする。このセット状態で、シリンダボアBの表面と柱状体13の外面との間に、環状溝11cと連通した空隙部S1が形成される。また、このセット状態では、シリンダボアBのピストン上死点Puが下側に、下死点Pbが上側に位置することになる。
【0030】
そして、排出バルブVdを閉じた状態で供給バルブVsを開くことにより、上記空隙部S1に対して下側から(つまり上死点Pu側から)エッチング液Eが供給される。これにより、シリンダボアBの表面にエッチング液Eが接触して、エッチング処理が施されることになる。
参考例では、エッチング液Eとして、例えば、濃度10%の水酸化ナトリウム(NaОH)溶液を用いた。尚、この代わりに、例えば水酸化カリウム(KОH)溶液など、シリンダボアBの表面部を構成する材料を腐食させ得るものであれば、他の種々の溶液をエッチング液として用いることができる。
【0031】
図1は、濃度が5%,10%の水酸化ナトリウム溶液をエッチング液に用いた場合を例に取って、エッチング時間(被処理面がエッチング液と接触している時間)と被処理面の強化材突出量(μm)との関係を示したグラフである。
この被処理面の強化材突出量とは、強化材が分散した被処理面について、その基準表面から強化材の突出量(高さ)を示すもので、図1のグラフから良く分かるように、被処理面の強化材突出量はエッチング時間に略比例して大きくなる。また、一般に、この強化材突出量が大きい方が表面粗さも粗くなることが知られている。従って、表面処理を施して被処理面の油保持性を高めるためには、エッチング時間を長くすれば良いことが分かる。
【0032】
そこで、本参考例では、上記シリンダボアBの表面に表面処理を施すに際し、ピストンの往復摺動ストロークの上死点Pu側と下死点Pb側とで表面粗さを調整するために、上死点Puおよびその近傍と下死点Pbおよびその近傍とでエッチング状態を異ならせるようにした。
【0033】
すなわち、図3に示された処理装置を用いてエッチング処理を施したことにより、上記シリンダブロックWのシリンダボアBの表面は上死点Puが下死点Pbよりも下方に位置する状態でエッチング処理され、エッチング液Eは上死点Pu側から供給され当該上死点Pu側から排出されるので、容易かつ確実に、下死点Pbおよびその近傍よりも上死点Puおよびその近傍の方がエッチング液に接触する接触時間を長くすることができる。
【0034】
このように、シリンダボアBの表面のピストン上死点Puからピストン下死点Pbに至る範囲を含む所定領域にエッチング処理を施し、上死点Puおよびその近傍と下死点Pbおよびその近傍とでエッチング状態を異ならせるようにしたことにより、ピストンの往復摺動ストロークの上死点Pu側と下死点Pb側とでシリンダボアBの表面粗さを調整することができ、これら上死点Pu側と下死点Pb側とでシリンダボアBの表面粗さについて(従って、油保持性について)異なる要求を満たすことができる。
特に、上死点Puおよびその近傍と下死点Pbおよびその近傍とでエッチング液に接触する接触時間を異ならせるようにすることにより、上死点Puおよびその近傍と下死点Pbおよびその近傍とで、その接触時間の違いに応じて、確実にエッチング状態を異ならせることができる。
【0035】
具体的には、下死点Pbおよびその近傍よりも上死点Puおよびその近傍の方が、エッチング液Eに接触する接触時間が長くなるようにしたことにより、上死点Puおよびその近傍を下死点Pb側に比して表面粗さを粗くし、下死点Pb側では、相手部材(ピストン)の摩耗増大や摺動部の気密性低下あるいは油消費量の増大を招くことを防止した上で、焼き付きが特に生じ易い上死点Puおよびその近傍については、シリンダボアBの表面をより粗くして油保持性を高めることができるのである。
【0036】
図2は、上記表面処理装置10を用いてシリンダボアBの表面にエッチング処理を施す際におけるエッチング液面の種々の制御パターン例を示したグラフである。この図2のグラフにおいて、液面高さ「0」はシリンダボアBの上死点Puの位置に相当し、液面高さH3が下死点Pbの位置に相当している。
パターンY1(実線の折線)は、通常とおりにエッチング液Eを供給/排出させるもので、この場合には、上死点Pu側のエッチング液Eとの接触時間はT7であり、下死点Pb側の接触時間は(T6−T1)である。
【0037】
パターンY2及びY3は共に、エッチング液の供給速度および排出速度を小さく(つまり、液面の昇降速度を小さく)したもので、これらの場合には、上死点Pu側のエッチング液Eとの接触時間はT7であり、下死点Pb側の接触時間は(T3−T2)となり、上死点Pu側と下死点Pb側とで接触時間の差が大きくなる。つまり、容易かつ確実に、下死点Pbおよびその近傍よりも上死点Puおよびその近傍の方がエッチング液Eに接触する接触時間をより長くすることができる。
特に、パターンY3の場合には、エッチング液排出工程の途中で(時間T4で)更に排出速度が小さくなるように変化しており、液面高さH2に相当するシリンダボア表面のよりも上死点Puに近い部分について、エッチング液Eとの接触時間をより長くすることができる。
【0038】
パターンY4は、エッチング液排出工程の途中で液面が所定時間(時間T5から時間T7近傍まで)だけ静止するように設定したもので、この場合には、液面高さH1に相当するシリンダボア表面のよりも上死点Puに近い部分について、エッチング液Eとの接触時間を非常に長くすることができ、容易かつ確実に、上死点Puおよびその近傍のエッチング液Eに接触する接触時間をより一層長くすることができるのである。
尚、このような液面静止ステップをエッチング液供給工程の途中に設けるようにしても良い。
【0039】
特に、本参考例では、上記シリンダブロックWは、シリンダボアBの表面の少なくとも上記所定領域について、その表面から所定深さまでは、多孔状プリフォームにシリンダブロック母材の溶湯を含浸させて構成されたものであるので、シリンダボア表面の耐摩耗性を確実に向上させることができ、しかも、その表面にエッチング処理を施すことにより、その耐摩耗性を維持しつつ油保持性を高めることができるのである。
【0040】
また、本参考例では、上記処理装置10を用いたことにより、シリンダブロックWのシリンダヘッドとの合わせ面Wfを基台11の基端面11gで支持させ、且つ、上記基端面11gに立設された柱状体13をシリンダボアBに挿通させた状態で、柱状体Bの上記基端面11g近傍における外面側に対してエッチング液Eを給排するエッチング液給排手段により、シリンダボアBの表面と柱状体13の外面との間に形成される空隙部S1にエッチング液Eを供給して、シリンダボアBの表面にエッチング処理が施される。
【0041】
従って、上記シリンダブロックWは上死点Puが下死点Pbよりも下方に位置する状態でエッチング処理され、エッチング液Eは上死点Pu側から供給され該上死点Pu側から排出されることとなり、容易かつ確実に、下死点Pd側よりも上死点Puおよびその近傍の方がエッチング液Eに接触する接触時間が長くなるように設定することができるのである。
【0042】
次に、本発明の第の実施の形態について説明する。尚、以下の説明において、上記参考例における場合と同様の構成を備え同様の作用をなすものについては、同一の符号を付し、それ以上の説明は省略する。
図4は、上記第の実施の形態に係る表面処理(エッチング処理)装置20の概略構成を示している。この図に示すように、上記表面処理装置20は、シリンダブロックWのシリンダヘッドとの合わせ面Wfを支持する基端面21gを有する基台21と、シリンダボアBの内径寸法よりも所定量小さい外径寸法を有し、上記基台21の基端面21gに立設された柱状体23と、エッチング液Eを貯えるエッチング液貯留タンクTkとを備えている。
【0043】
上記貯留タンクTkには、具体的には図示しなかったが、例えば公知のリフター装置等で構成される昇降手段が付設され、また、この昇降手段の昇降動作を制御するコントローラが設けられている。そして、このコントローラからの制御信号に応じて昇降手段(例えばリフター装置)を駆動制御することにより、貯留タンクTkの上下方向の位置を任意に調節できるようになっている。
【0044】
上記基台21には、柱状体23の外面に沿うように基台21を掘り込んで形成された環状溝21cと、基台21の外面に開口し上記環状溝21cと連通する液通路21aとが設けられている。そして、この液通路21aには、上記貯留タンクTkの底部に連通する連通管25が接続されている。
従って、上記環状溝21cと貯留タンクTkとは、液通路21aと連通管25とを介して、常時連通している。
【0045】
以上の構成を備えた処理装置20を用いてシリンダブロックWのシリンダボアBの表面にエッチング処理を施す際には、上記参考例における場合と同様に、シリンダブロックWを上下逆にしてそのシリンダヘッドとの合わせ面Wfを基台21の基端面21gで支持させ、且つ、柱状体23をシリンダボアBに挿通させた状態にセットする。このセット状態で、シリンダボアBの表面と柱状体23の外面との間に、上記環状溝21cと連通した空隙部S2が形成される。また、このセット状態では、シリンダボアBのピストン上死点Puが下側に、下死点Pbが上側に位置することになる。
【0046】
上記のシリンダブロックWの表面処理装置20へのセット作業は、貯留タンクTkの液面が液通路21gよりも低くなるように、貯留タンクTkの上下方向位置を設定した状態で行われる。従って、セット時にエッチング液Eが上記空隙部S2内に流れ込むことはない。
【0047】
そして、セット終了後、上記貯留タンクTkを上動させてその液面の位置を上昇させることにより、連通管25と液通路21aとを介して、エッチング液Eが貯留タンクTkから基台21の環状溝21cへ、更に、上記空隙部S2内に導入されてエッチング処理が行われるようになる。
このとき、空隙部S2と貯留タンクTkとは連通しているので、両者における液面は常に同一レベルに維持される。
【0048】
以上のように、本実施の形態においても、シリンダブロックWは上死点Puが下死点Pbよりも下方に位置する状態でエッチング処理される。この場合において、エッチング液貯留タンクTkと上記空隙部S2とではエッチング液Eの液面が常に同一レベルに維持されるので、貯留タンクTkを昇降制御することにより、容易かつ確実に上記空隙部S2の液面を制御でき、下死点Pb側よりも上死点Puおよびその近傍の方がエッチング液Eに接触する接触時間を長くすることができる。その結果、上記参考例における場合と同様に、上死点Puおよびその近傍を下死点Pb側に比して表面粗さを粗くし、下死点Pb側では、相手部材(ピストン)の摩耗増大や摺動部の気密性低下あるいは油消費量の増大を招くことを防止した上で、焼き付きが特に生じ易い上死点Puおよびその近傍については、シリンダボアBの表面をより粗くして油保持性を高めることができるのである。
【0049】
次に、本発明の第の実施の形態について説明する。
図5は上記第の実施の形態に係る表面処理(エッチング処理)装置30の概略構成を示し、また、図6はその要部を拡大して示している。これらの図に示すように、上記表面処理装置30は、シリンダブロックWのシリンダヘッドとの合わせ面Wfを支持する基端面31gを有する基台31と、シリンダボアBの内径寸法よりも所定量小さい外径寸法を有すると共に基台31に設けられた挿通孔31fに嵌合して上記基端面31gに対し出没可能に設けられた柱状体33とを備えている。
【0050】
上記柱状体33には、具体的には図示しなかったが、該柱状体33を昇降させる駆動装置と該装置を作動制御するコントローラが設けられている。そして、このコントローラからの制御信号に応じて駆動装置を制御することにより、柱状体33の上下方向の位置を任意に調節できるようになっている。
【0051】
以上の構成を備えた表面処理装置30を用いてシリンダブロックWのシリンダボアBの表面にエッチング処理を施す際には、まず、上記柱状体33が下降位置にある状態(図5参照)で、該柱状体33の上端面と上記挿通孔31fの内周面とで形成される凹所31d内にエッチング液Eを貯えておく。
そして、上記参考例および第1の実施の形態における場合と同様に、シリンダブロックWを上下逆にしてそのシリンダヘッドとの合わせ面Wfを基台31の基端面31gで支持させた状態にセットする。このセット状態では、シリンダボアBのピストン上死点Puが下側に、下死点Pbが上側に位置することになる。
【0052】
このようにセットした上で、柱状体33を上昇させてシリンダボアB内に挿通させて行くことにより、上記凹所31d内に貯えられていたエッチング液EがシリンダボアB内に押し上げられ、シリンダボアBの表面と柱状体33の外面との間に形成される空隙部S3に上記エッチング液Eが供給されて、シリンダボアBの表面にエッチング処理が施されることになる。
【0053】
以上のように、本実施の形態においても、シリンダブロックWは上死点Puが下死点Pbよりも下方に位置する状態でエッチング処理される。この場合において、上記柱状体33を昇降制御することにより、容易かつ確実に上記空隙部S3のエッチング液面を制御でき、下死点Puおよびその近傍よりも上死点Pb側の方がエッチング液Eに接触する接触時間を長くすることができるのである。
【0054】
次に、上記第の実施の形態の変形例について説明する。
図7は上記第の実施の形態の変形例に係る表面処理(エッチング処理)装置40の概略構成を示し、また、図8はその要部を拡大して示している。これらの図に示すように、上記表面処理装置40では、基台41に設けられた挿通孔41fに嵌合して基端面41gに対し出没可能に設けられた柱状体43に、該柱状体43の上端面43fに開口するエッチング液給排路44が設けられている。
【0055】
この給排路44は、液配管45を介して切換弁Vcに連通している。該切換弁Vcにはエッチング液Eの供給管46と排出管47とが接続されており、切換弁Vcの内部通路を切換制御することにより、液配管45の閉止と供給管46/排出管47のいずれかへの接続が切り換えられるようになっている。エッチング処理中など、通常時においては、上記切換弁Vcは液配管45を閉止する切換位置に維持されている。
【0056】
そして、エッチング処理が何度も繰り返して行われ、エッチング液Eの劣化が認められた場合には、液配管45と排出管47とが連通するように上記切換弁Vcを切換操作し、劣化して使用済みのエッチング液Eを排出させる。尚、柱状体43の上端面43fは、エッチング液Eの入換時に古い液が残留しないように、給排路44が開口している中心部に向って立ち下がるように傾斜している。
【0057】
その後、液配管45と供給管46とが連通するように上記切換弁Vcを切換操作し、未使用の新しいエッチング液Eが凹所41d内に供給されるようになっている。
このように、本変形例によれば、柱状体43の上端面43fと基台41の挿通孔41fの内周面とで形成される凹所41dに貯えられたエッチング液Eが劣化した場合には、これを容易に新たな液に入れ替えることができる。
【0058】
尚、以上の参考例および各実施態様は、シリンダボア部Bの耐摩耗性を向上させるために多孔状プリフォームを用いたシリンダブロックWについてのものであったが、この代わりに、強化材がマトリックス中に分散した分散強化型の合金、例えば、強化材としての初晶SiがAlマトリックス中に分散したAl合金を材料としたシリンダブロックに適用しても良い。
このように、本発明は、以上の実施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形や改良あるいは設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【0067】

【発明の効果】

本願発明に係るシリンダブロックの表面処理装置によれば、シリンダブロックのシリンダヘッドとの合わせ面を基台の基端面で支持させ、且つ、上記基端面に立設された柱状体をシリンダボアに挿通させた状態で、シリンダボア表面と柱状体の外面との間に形成される空隙部と、エッチング液を貯えるエッチング液貯留手段とを連通させる連通手段が設けられているので、上記シリンダブロックは上死点が下死点よりも下方に位置する状態でエッチング処理される。この場合において、エッチング液貯留手段と上記空隙部とではエッチング液の液面が常に同一レベルに維持されるので、昇降制御手段により上記エッチング液貯留手段を昇降制御することにより、容易かつ確実に上記空隙部の液面を制御でき、下死点およびその近傍よりも上死点およびその近傍の方がエッチング液に接触する接触時間を長くすることができる。その結果、上死点およびその近傍を下死点側に比して表面粗さを粗くし、下死点側では、相手部材(ピストン)の摩耗増大や摺動部の気密性低下あるいは油消費量の増大を招くことを防止した上で、焼き付きが特に生じ易い上死点およびその近傍については、シリンダボア表面をより粗くして油保持性を高めることができる。
【0068】
た、本願発明に係る他のシリンダブロックの表面処理装置によれば、基台の基端面に立設された柱状体が下降位置にある状態で、該柱状体の上端面と基台の挿通孔の内周面とで形成される凹所にエッチング液を貯え、且つ、シリンダブロックのシリンダヘッドとの合わせ面を基台の基端面で支持させた状態で、上記柱状体を上昇させてシリンダボアに挿通させることにより、シリンダボア表面と柱状体の外面との間に形成される空隙部にエッチング液が供給されるので、上記シリンダブロックは上死点が下死点よりも下方に位置する状態でエッチング処理される。この場合において、昇降制御手段により柱状体を昇降制御することにより、容易かつ確実に上記空隙部のエッチング液面を制御でき、下死点およびその近傍よりも上死点およびその近傍の方がエッチング液に接触する接触時間を長くすることができる。その結果、上死点およびその近傍を下死点側に比して表面粗さを粗くし、下死点側では、相手部材(ピストン)の摩耗増大や摺動部の気密性低下あるいは油消費量の増大を招くことを防止した上で、焼き付きが特に生じ易い上死点およびその近傍については、シリンダボア表面をより粗くして油保持性を高めることができる。
【0069】
この場合において、より好ましくは、上記柱状体にその上端面に開口するエッチング液給排路が設けられ、該エッチング液給排路に、エッチング液を給排制御するエッチング液給排制御手段が接続されていることにより、柱状体の上端面と基台の挿通孔の内周面とで形成される凹所に貯えられたエッチング液が劣化した場合には、これを容易に新たな液に入れ替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 エッチング時間と被処理面の強化材突出量との関係を示すグラフである。
【図2】 エッチング処理の液面制御パターンを示すグラフである。
【図3】 本発明の実施の形態の参考例に係るシリンダブロックの表面処理装置の概略構成を示す断面説明図である。
【図4】 本発明の第の実施の形態に係るシリンダブロックの表面処理装置の概略構成を示す断面説明図である。
【図5】 本発明の第の実施の形態に係るシリンダブロックの表面処理装置の概略構成を示す断面説明図である。
【図6】 図5の表面処理装置の要部を拡大して示す断面説明図である。
【図7】 本発明の第の実施の形態の変形例に係るシリンダブロックの表面処理装置の概略構成を示す断面説明図である。
【図8】 図7の表面処理装置の要部を拡大して示す断面説明図である。
【符号の説明】
0,30,40…表面処理装置
1,31,41…基台
1g,31g,41g…基端面
3,33,43…柱状体
6…エッチング液供給管
7…エッチング液排出管
21a…液通路
25…連通管
31d,41d…凹所
31f,41f…挿通孔
44…エッチング液給排路
45…液配管
B…シリンダボア部
E…エッチング液
Pu…上死点
Pb…下死点
2,S3,S4…空隙部
Tk…エッチング液貯留タンク
Vc…切換弁
W…シリンダブロック
Wf…シリンダブロックのシリンダヘッドとの合わせ面
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  In this invention, the cylinder bore surface of the cylinder block is etched.TableThe present invention relates to a surface treatment apparatus used for surface treatment.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a cylinder block of an engine made of a light metal such as aluminum (Al) or an alloy thereof, for example, in order to ensure wear resistance of a cylinder bore part on which a piston slides, a liner made of cast iron is usually provided on the cylinder bore part. It is manufactured by press-fitting or casting. The liner is disposed over a range covering at least the piston top dead center to the piston bottom dead center of the cylinder bore portion.
[0003]
However, when a cast iron liner is provided in the cylinder bore as described above, it is difficult to make full use of the excellent characteristics such as lightness and high thermal conductivity of the cylinder block base material (light metal such as Al alloy). There is.
In recent years, in response to an increasing demand for further downsizing of an engine, a reduction in the pitch between bores is also required for the cylinder block.
[0004]
For this reason, it is considered to eliminate the cast iron liner and secure the wear resistance of the cylinder bore part by another method. As one of such methods, a porous preform (preliminary molded body) having a predetermined volume ratio that is higher in hardness than the base material of the cylinder block is provided in the cylinder bore portion, and the cylinder block base material is impregnated during casting. There is a method of combining them (see, for example, JP-A-2001-71117). As such a porous preform, a sintered metal preform obtained by sintering metal powder, or a preform made of fiber reinforcement based on reinforcing fibers can be applied.
[0005]
As another method, a method of forming a dispersion-strengthened Al alloy in which the material of the cylinder block base material such as an Al alloy is strengthened by increasing the Si content and dispersing primary crystal Si is also considered. In the case of the porous preform, the structure is a so-called three-dimensional network structure (network structure), and the mesh-shaped voids are impregnated with the melt of the cylinder block base material. The property becomes better.
When the above method is adopted, the wear resistance of the piston sliding portion can be secured while maintaining the excellent characteristics such as the light weight and high thermal conductivity of the cylinder block base material (for example, Al alloy). It is also possible to reduce the pitch between the bores by eliminating the liner, and it is also possible to increase the displacement based on the existing engine by eliminating the liner. Moreover, there is an advantage that the conventional casting method can be applied as it is.
[0006]
In such a cylinder block with improved wear resistance on the cylinder bore surface, honing or etching is considered to be performed on the cylinder bore surface for the purpose of improving oil retention while maintaining wear resistance. (For example, see JP-A-6-167242 or JP-A-2000-354913).
[0007]
By performing honing or etching on the cylinder bore surface in this way, the reinforcing material portion is protruded by a predetermined amount from the base material matrix, and the matrix itself has a so-called satin finish in which numerous fine irregularities exist. Many fine oil reservoirs can be formed. As a result, while maintaining the wear resistance, it is possible to improve the oil retention and to secure the scuff resistance (burn-in).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the piston that reciprocates in the cylinder bore changes the direction of sliding movement between the top dead center and the bottom dead center of the reciprocating sliding stroke. Although it is exposed to severe use conditions, especially in the case of the top dead center, it becomes a particularly severe condition because of the explosive force of the engine combustion chamber, and the seizure problem becomes an important issue.
[0009]
As a countermeasure against the seizure of the top dead center, the roughness of the cylinder bore surface may be made rougher by honing or etching to improve the oil retention, but on the other hand, when the entire cylinder bore surface is roughened in this way Increases the wear of the mating member (piston), lowers the airtightness of the sliding part, or increases the oil consumption.
Therefore, for the piston top dead center and its vicinity where seizure is particularly likely to occur, it is necessary to roughen the cylinder bore surface to improve oil retention, but in other areas, that is, the bottom dead center side, the surface should be It is not preferable to make it too rough.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to adjust the roughness of the cylinder bore surface between the top dead center side and the bottom dead center side of the reciprocating sliding stroke of the piston when the surface treatment is performed on the cylinder bore surface of the cylinder block. It was made as.
[0016]

[Means for Solving the Problems]

  For this reason, Related to the present inventionRuThe surface treatment apparatus for the Linda block is based on a surface treatment apparatus that performs an etching process by bringing an etching solution into contact with the cylinder bore surface of the cylinder block, and a base having a base end surface that supports a mating surface with the cylinder head of the cylinder block; A columnar body having an outer diameter smaller than the inner diameter of the cylinder bore by a predetermined amount, and standing on the base end surface of the base; an etchant storage means for storing an etchant; and an elevation control for controlling the elevation of the storage means Means for supporting the mating surface of the etching solution storage means and the cylinder head of the cylinder block with the base end surface of the base, and with the columnar body inserted through the cylinder bore, It is characterized by comprising a communication means for communicating with a gap formed between the outer surface of the columnar body. .
[0017]
  MaTheRelated to the present inventionOtherThe cylinder block surface treatment apparatus is based on a surface treatment apparatus that performs an etching process by bringing an etching solution into contact with the cylinder bore surface of the cylinder block, and has a base end surface that supports a mating surface with the cylinder head of the cylinder block A columnar body having an outer diameter dimension that is a predetermined amount smaller than the inner diameter dimension of the cylinder bore, fitted into an insertion hole provided in the base, and provided so as to protrude and retract with respect to the base end surface; and the columnar body Elevating control means for controlling the elevating and lowering.
  Then, with the columnar body in the lowered position, the etching solution is stored in a recess formed by the upper end surface of the columnar body and the inner peripheral surface of the insertion hole, and is aligned with the cylinder head of the cylinder block. With the surface supported by the base end surface of the base, the columnar body is raised and inserted into the cylinder bore, thereby supplying an etching solution to the gap formed between the cylinder bore surface and the outer surface of the columnar body. Thus, the surface of the cylinder bore is etched.
[0018]
In this case, more preferably, the columnar body is provided with an etchant supply / discharge path that opens to the upper end surface of the columnar body, and an etchant supply / discharge control unit that controls supply / discharge of the etchant is connected to the etchant supply / discharge path. Has been.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  Prior to the description of the embodiment,First, RealForm of applicationReference exampleWill be described.
  FIG. 3 illustrates the present invention.The fruitForm of applicationReference exampleIt is a section explanatory view showing a schematic structure of a surface treatment device of a cylinder block of an engine concerning. As shown in this figure, the cylinder block W according to the present embodiment is set on the base 11 of the etching processing apparatus 10 with its top and bottom reversed.
  The cylinder block W is used, for example, in an automobile engine, and a lower end surface of a cylinder head (not shown) is placed on a top deck Wf of the cylinder block W (an upper end surface when mounted on a vehicle) via a predetermined gasket material. And fastened in close contact. That is, the top deck Wf of the cylinder block W forms a mating surface with the cylinder head.
[0020]
A piston (not shown) is inserted into the cylinder bore B of the cylinder block W so as to be slidable in the vertical direction. The piston slides in the cylinder bore B over a range from the top dead center Pu to the bottom dead center Pb. On both sides of the cylinder bore B, there are formed water jackets J through which cooling water flows so as to substantially follow the inner wall surface of the cylinder bore B between the cylinder block outer wall portions spaced apart from the cylinder bore inner wall surface.
[0021]
The cylinder block W uses a light alloy (for example, aluminum alloy) material, and after obtaining a casting material by applying, for example, a die-casting method, the piston sliding surface or cylinder of the cylinder bore B is applied to the casting material. A required portion such as a mating surface Wf with a head (not shown) is finished and obtained as a final product.
[0022]
  BookReference exampleMore preferably, the cylinder bore portion B has a hardness higher than that of the base material (aluminum alloy) of the cylinder block W for the purpose of ensuring the wear resistance of the inner peripheral surface (piston sliding surface) of the cylinder bore B. A porous preform (preliminary molded body: not shown) having a high predetermined volume ratio is disposed.
  That is, the cylinder bore portion B sets the porous preform in a portion corresponding to the cylinder bore portion B of the casting mold, and then injects a molten metal as a base material into the casting cavity and impregnates the preform with the molten metal. It is formed by.
[0023]
The porous preform is configured, for example, as a sintered metal preform obtained by sintering metal powder, and the metal powder is, for example, Fe (iron) -Cr (chromium) -Ni (nickel) type Was used.
In addition to the above, the porous preform having a predetermined volume ratio that is higher in hardness than the base material (aluminum alloy) of the cylinder block W is made of, for example, a fiber reinforcing material based on reinforcing fibers. Can also be used.
[0024]
  BookReference exampleThen, the surface of the cylinder bore portion B with improved wear resistance is subjected to an etching process for the purpose of improving oil retention while maintaining wear resistance. By performing such an etching process, the reinforcing material portion is protruded by a predetermined amount from the matrix of the base material, and the matrix itself has a number of fine irregularities, so-called satin-like, and many fine oil reservoirs are formed. be able to. As a result, while maintaining the wear resistance, it is possible to enhance the oil retention and to secure the scuff resistance (burn-in).
[0025]
  Hereinafter, this etching process will be described.
  BookReference exampleAs shown in FIG. 3, the surface treatment (etching) apparatus 10 according to FIG. 3 includes a base 11 having a base end surface 11 g that supports a mating surface Wf with a cylinder head of the cylinder block W, and a cylinder bore of the cylinder block W. On the base end face 11g of the base 11 having an outer diameter smaller than the inner diameter of B by a predetermined amount.StandingAnd a columnar columnar body 13 provided.
[0026]
The columnar body 13 includes a liquid passage 11a (etching solution supply path) that passes through the center of the base 11 and opens to the outer peripheral surface in the vicinity of the base end surface 11g, and a base that extends along the outer surface of the columnar body 13. An annular groove 11c formed by digging the base 11 and a liquid passage 11b (etching liquid discharge passage) that opens on the outer surface of the base 11 and communicates with the annular groove 11c are provided.
[0027]
An etching liquid supply pipe 15 having an upstream end communicating with an etching liquid supply source (tank: not shown) and a valve (supply valve) Vs interposed in the middle is connected to the etching liquid supply path 11a. Yes. Further, an etchant discharge pipe 17 having a downstream end communicating with an etchant discharge tank (not shown) and a valve (supply valve) Vd interposed in the middle is connected to the etchant discharge path 11b. .
These etching solution supply tank (not shown), supply pipe 15, supply valve Vs, supply path 11a, discharge path 11b, discharge pipe 17, discharge valve Vd and discharge tank (not shown) are the main parts of the columnar body 13. “Etching liquid supply / discharge means” is configured to supply and discharge the etching liquid to and from the outer surface near the base end face 11g.
[0028]
Both the supply valve Vs and the discharge valve Vd are preferably constituted by electromagnetic control valves, and are connected to a control unit (not shown) of the processing apparatus 10 so as to be able to send and receive signals. Control signals from the control unit Accordingly, the opening / closing state, the valve opening degree, or the opening / closing speed is controlled, whereby the operating state of the “etching solution supply / discharge means” is controlled.
[0029]
When performing the etching process on the surface of the cylinder bore B of the cylinder block W using the processing apparatus 10 having the above configuration, the cylinder block W is turned upside down and the mating surface Wf with the cylinder head is set to the base 11. The base end face 11g is supported, and the columnar body 13 is set in a state of being inserted into the cylinder bore B. In this set state, a gap S1 communicating with the annular groove 11c is formed between the surface of the cylinder bore B and the outer surface of the columnar body 13. In this set state, the piston top dead center Pu of the cylinder bore B is positioned on the lower side, and the bottom dead center Pb is positioned on the upper side.
[0030]
  Then, by opening the supply valve Vs with the discharge valve Vd closed, the etching solution E is supplied to the gap S1 from below (that is, from the top dead center Pu side). As a result, the etching liquid E comes into contact with the surface of the cylinder bore B, and the etching process is performed.
  BookReference exampleThen, as the etching solution E, for example, a 10% concentration sodium hydroxide (NaOH) solution was used. Instead of this, various other solutions can be used as the etching solution as long as they can corrode the material constituting the surface portion of the cylinder bore B, such as a potassium hydroxide (KOH) solution.
[0031]
FIG. 1 shows an example in which a sodium hydroxide solution having a concentration of 5% or 10% is used as an etching solution. The etching time (the time during which the surface to be processed is in contact with the etching solution) and the surface to be processed are It is the graph which showed the relationship with the reinforcement protrusion amount (micrometer).
The amount of protrusion of the reinforcing material on the surface to be processed indicates the amount of protrusion (height) of the reinforcing material from the reference surface of the surface to be processed in which the reinforcing material is dispersed. As can be seen from the graph of FIG. The amount of protrusion of the reinforcing material on the surface to be processed increases in proportion to the etching time. In general, it is known that the larger the amount of reinforcement protrusion, the rougher the surface roughness. Therefore, it can be understood that the etching time may be increased in order to improve the oil retention of the surface to be processed by performing the surface treatment.
[0032]
  So bookReference exampleThen, when surface treatment is performed on the surface of the cylinder bore B, in order to adjust the surface roughness between the top dead center Pu side and the bottom dead center Pb side of the reciprocating sliding stroke of the piston, the top dead center Pu and its vicinity are adjusted. And the bottom dead center Pb and the vicinity thereof were made to have different etching states.
[0033]
That is, by performing the etching process using the processing apparatus shown in FIG. 3, the surface of the cylinder bore B of the cylinder block W is etched with the top dead center Pu positioned below the bottom dead center Pb. Then, since the etching liquid E is supplied from the top dead center Pu side and discharged from the top dead center Pu side, the top dead center Pu and the vicinity thereof are easier and more reliable than the bottom dead center Pb and the vicinity thereof. The contact time in contact with the etching solution can be increased.
[0034]
In this way, the etching process is performed on a predetermined region including the range from the piston top dead center Pu to the piston bottom dead center Pb on the surface of the cylinder bore B, and the top dead center Pu and its vicinity and the bottom dead center Pb and the vicinity thereof are By making the etching state different, the surface roughness of the cylinder bore B can be adjusted between the top dead center Pu side and the bottom dead center Pb side of the reciprocating sliding stroke of the piston. And the bottom dead center Pb side can satisfy different requirements for the surface roughness of the cylinder bore B (and therefore the oil retention).
In particular, the top dead center Pu and the vicinity thereof and the bottom dead center Pb and the vicinity thereof are made different by making the contact time in contact with the etching solution different between the top dead center Pu and the vicinity thereof and the bottom dead center Pb and the vicinity thereof. Thus, the etching state can be surely changed according to the difference in the contact time.
[0035]
Specifically, the top dead center Pu and the vicinity thereof have a longer contact time with the etching solution E than the bottom dead center Pb and the vicinity thereof. The surface roughness is increased compared to the bottom dead center Pb side, and on the bottom dead center Pb side, it is possible to prevent an increase in wear of the mating member (piston), a decrease in airtightness of the sliding portion, or an increase in oil consumption. In addition, at the top dead center Pu where the seizure is particularly likely to occur and in the vicinity thereof, the surface of the cylinder bore B can be made rougher to improve the oil retention.
[0036]
FIG. 2 is a graph showing various control pattern examples of the etching liquid level when the surface of the cylinder bore B is etched using the surface treatment apparatus 10. In the graph of FIG. 2, the liquid level height “0” corresponds to the position of the top dead center Pu of the cylinder bore B, and the liquid level height H3 corresponds to the position of the bottom dead center Pb.
The pattern Y1 (broken line) feeds / discharges the etchant E as usual. In this case, the contact time with the etchant E on the top dead center Pu side is T7, and the bottom dead center Pb The contact time on the side is (T6-T1).
[0037]
Both the patterns Y2 and Y3 are obtained by reducing the supply rate and discharge rate of the etching solution (that is, reducing the rising / lowering rate of the liquid level). In these cases, the contact with the etching solution E on the top dead center Pu side is performed. The time is T7, the contact time on the bottom dead center Pb side is (T3-T2), and the difference in contact time between the top dead center Pu side and the bottom dead center Pb side is large. That is, it is possible to easily and surely make the contact time at which the top dead center Pu and the vicinity thereof are in contact with the etching solution E longer than the bottom dead center Pb and the vicinity thereof.
In particular, in the case of the pattern Y3, the discharge speed is changed so as to be further reduced during the etching liquid discharge process (at time T4), and the top dead center is higher than that of the cylinder bore surface corresponding to the liquid level height H2. For the portion close to Pu, the contact time with the etching solution E can be made longer.
[0038]
The pattern Y4 is set so that the liquid level remains stationary for a predetermined time (from time T5 to the vicinity of time T7) during the etching liquid discharge process. In this case, the cylinder bore surface corresponding to the liquid level height H1 For the portion closer to the top dead center Pu than the contact time with the etching solution E, the contact time with the etching solution E can be made very long. It can be made even longer.
Note that such a liquid level stationary step may be provided in the middle of the etching liquid supply process.
[0039]
  In particular, the bookReference exampleThen, the cylinder block W is configured by impregnating a porous preform with molten cylinder block base material at a predetermined depth from the surface of at least the predetermined region of the surface of the cylinder bore B. The wear resistance of the cylinder bore surface can be reliably improved, and the oil retention can be improved while maintaining the wear resistance by performing etching treatment on the surface.
[0040]
  Also bookReference exampleThen, by using the processing device 10, the mating surface Wf of the cylinder block W with the cylinder head is supported by the base end surface 11g of the base 11, and the columnar body 13 erected on the base end surface 11g is provided. With the etching liquid supply / discharge means for supplying and discharging the etching liquid E to and from the outer surface side of the columnar body B in the vicinity of the base end face 11g while being inserted into the cylinder bore B, the surface of the cylinder bore B and the outer surface of the columnar body 13 are separated. An etching solution E is supplied to the gap S1 formed therebetween, and the surface of the cylinder bore B is etched.
[0041]
Therefore, the cylinder block W is etched in a state where the top dead center Pu is located below the bottom dead center Pb, and the etching solution E is supplied from the top dead center Pu side and discharged from the top dead center Pu side. Thus, it is possible to easily and reliably set the contact time at which the top dead center Pu and the vicinity thereof are in contact with the etching solution E to be longer than the bottom dead center Pd side.
[0042]
  Next, the first of the present invention1The embodiment will be described. In the following description, the aboveReference exampleThose having the same configuration as in the case of and having the same function are denoted by the same reference numerals, and further description thereof is omitted.
  FIG.11 shows a schematic configuration of a surface treatment (etching treatment) apparatus 20 according to the embodiment. As shown in this figure, the surface treatment apparatus 20 includes a base 21 having a base end surface 21g for supporting a mating surface Wf with a cylinder head of a cylinder block W, and an outer diameter smaller than the inner diameter of the cylinder bore B by a predetermined amount. A columnar body 23 having a size and standing on the base end face 21g of the base 21 and an etching solution storage tank Tk for storing the etching solution E are provided.
[0043]
Although not specifically shown, the storage tank Tk is provided with elevating means constituted by, for example, a known lifter device, and a controller for controlling the elevating operation of the elevating means is provided. . The vertical position of the storage tank Tk can be arbitrarily adjusted by driving and controlling the lifting means (for example, a lifter device) in accordance with a control signal from the controller.
[0044]
The base 21 has an annular groove 21c formed by digging the base 21 along the outer surface of the columnar body 23, and a liquid passage 21a that opens to the outer surface of the base 21 and communicates with the annular groove 21c. Is provided. The liquid passage 21a is connected to a communication pipe 25 that communicates with the bottom of the storage tank Tk.
Accordingly, the annular groove 21c and the storage tank Tk are always in communication with each other through the liquid passage 21a and the communication pipe 25.
[0045]
  When performing the etching process on the surface of the cylinder bore B of the cylinder block W using the processing apparatus 20 having the above configuration,Reference example aboveIn the same manner as in the above, the cylinder block W is turned upside down so that the mating surface Wf with the cylinder head is supported by the base end surface 21g of the base 21 and the columnar body 23 is inserted into the cylinder bore B. . In this set state, a gap S2 communicating with the annular groove 21c is formed between the surface of the cylinder bore B and the outer surface of the columnar body 23. In this set state, the piston top dead center Pu of the cylinder bore B is positioned on the lower side, and the bottom dead center Pb is positioned on the upper side.
[0046]
The setting operation of the cylinder block W to the surface treatment apparatus 20 is performed in a state where the vertical position of the storage tank Tk is set so that the liquid level of the storage tank Tk is lower than the liquid passage 21g. Therefore, the etching liquid E does not flow into the gap S2 during setting.
[0047]
Then, after the set is completed, the storage tank Tk is moved up to raise the position of the liquid surface thereof, so that the etching liquid E is transferred from the storage tank Tk to the base 21 through the communication pipe 25 and the liquid passage 21a. The annular groove 21c is further introduced into the gap S2, and etching is performed.
At this time, since the gap S2 and the storage tank Tk communicate with each other, the liquid level in both is always maintained at the same level.
[0048]
  As described above, also in the present embodiment, the cylinder block W is etched with the top dead center Pu positioned below the bottom dead center Pb. In this case, since the liquid level of the etching liquid E is always maintained at the same level in the etching liquid storage tank Tk and the gap S2, the gap S2 can be easily and reliably controlled by raising and lowering the storage tank Tk. The liquid surface can be controlled, and the contact time at which the top dead center Pu and the vicinity thereof are in contact with the etching liquid E can be made longer than the bottom dead center Pb side. as a result,Reference example aboveAs in the case of, the top dead center Pu and its vicinity are roughened compared to the bottom dead center Pb side, and on the bottom dead center Pb side, the wear of the mating member (piston) increases and the sliding part In addition to preventing a decrease in airtightness or an increase in oil consumption, the surface of the cylinder bore B can be made rougher and the oil retention can be improved at the top dead center Pu and its vicinity where seizure is particularly likely to occur. It is.
[0049]
  Next, the first of the present invention2The embodiment will be described.
  FIG.2The schematic structure of the surface treatment (etching process) apparatus 30 according to the embodiment is shown, and FIG. 6 shows an enlarged main part thereof. As shown in these drawings, the surface treatment apparatus 30 includes a base 31 having a base end surface 31g for supporting a mating surface Wf with a cylinder head of the cylinder block W, and an outer diameter smaller than the inner diameter of the cylinder bore B by a predetermined amount. A columnar body 33 having a diameter and fitted in an insertion hole 31f provided in the base 31 so as to be able to protrude and retract with respect to the base end face 31g is provided.
[0050]
Although not specifically shown, the columnar body 33 is provided with a drive device for raising and lowering the columnar body 33 and a controller for controlling the operation of the device. The vertical position of the columnar body 33 can be arbitrarily adjusted by controlling the driving device in accordance with a control signal from the controller.
[0051]
  When performing the etching process on the surface of the cylinder bore B of the cylinder block W using the surface treatment apparatus 30 having the above configuration, first, the columnar body 33 is in the lowered position (see FIG. 5). The etching solution E is stored in a recess 31d formed by the upper end surface of the columnar body 33 and the inner peripheral surface of the insertion hole 31f.
  And aboveReference example and firstAs in the case of the embodiment, the cylinder block W is turned upside down and the mating surface Wf with the cylinder head is set to be supported by the base end surface 31 g of the base 31. In this set state, the piston top dead center Pu of the cylinder bore B is positioned on the lower side, and the bottom dead center Pb is positioned on the upper side.
[0052]
After setting in this way, the columnar body 33 is lifted and inserted into the cylinder bore B, whereby the etching solution E stored in the recess 31d is pushed up into the cylinder bore B, and the cylinder bore B The etching solution E is supplied to the gap S3 formed between the surface and the outer surface of the columnar body 33, and the surface of the cylinder bore B is subjected to an etching process.
[0053]
As described above, also in the present embodiment, the cylinder block W is etched with the top dead center Pu positioned below the bottom dead center Pb. In this case, by controlling the vertical movement of the columnar body 33, the etching liquid surface of the gap S3 can be controlled easily and reliably, and the etching liquid on the top dead center Pb side is lower than the bottom dead center Pu and the vicinity thereof. The contact time for contacting E can be lengthened.
[0054]
  Next, the above2A modification of the embodiment will be described.
  FIG.2The schematic structure of the surface treatment (etching process) apparatus 40 which concerns on the modification of embodiment of this invention is shown, and FIG. 8 has expanded and shown the principal part. As shown in these drawings, in the surface treatment apparatus 40, the columnar body 43 is fitted into the columnar body 43 that is fitted in the insertion hole 41f provided in the base 41 and can be projected and retracted with respect to the base end surface 41g. An etching solution supply / discharge path 44 is provided in the upper end surface 43f of the substrate.
[0055]
The supply / discharge path 44 communicates with the switching valve Vc via the liquid pipe 45. A supply pipe 46 and a discharge pipe 47 for the etching liquid E are connected to the switching valve Vc, and the liquid pipe 45 is closed and the supply pipe 46 / discharge pipe 47 is controlled by switching the internal passage of the switching valve Vc. The connection to either of these can be switched. In a normal time, such as during an etching process, the switching valve Vc is maintained at a switching position where the liquid pipe 45 is closed.
[0056]
When the etching process is repeated many times and deterioration of the etching solution E is recognized, the switching valve Vc is switched so that the liquid pipe 45 and the discharge pipe 47 communicate with each other. The used etching solution E is discharged. The upper end surface 43f of the columnar body 43 is inclined so as to fall toward the center where the supply / discharge passage 44 is opened so that old liquid does not remain when the etching liquid E is replaced.
[0057]
Thereafter, the switching valve Vc is switched so that the liquid pipe 45 and the supply pipe 46 communicate with each other, and an unused new etching liquid E is supplied into the recess 41d.
Thus, according to this modification, when the etching solution E stored in the recess 41d formed by the upper end surface 43f of the columnar body 43 and the inner peripheral surface of the insertion hole 41f of the base 41 deteriorates. Can be easily replaced with a new liquid.
[0058]
  The aboveReference examples andEach embodiment is for a cylinder block W using a porous preform to improve the wear resistance of the cylinder bore B. Instead, a dispersion strengthened type in which a reinforcing material is dispersed in a matrix. For example, the present invention may be applied to a cylinder block made of an Al alloy in which primary alloy Si as a reinforcing material is dispersed in an Al matrix.
  Thus, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications, improvements, and design changes can be made without departing from the scope of the invention.
[0067]

【The invention's effect】

Related to the present inventionRuAccording to the surface treatment apparatus for the Linda block, the mating surface of the cylinder block with the cylinder head is supported by the base end surface of the base, and the columnar body erected on the base end surface is inserted through the cylinder bore. The cylinder block has a top dead center at the bottom dead center because there is a communication means for communicating the gap formed between the cylinder bore surface and the outer surface of the columnar body and the etchant storage means for storing the etchant. Etching is performed in a state of being located below. In this case, since the liquid level of the etching liquid is always maintained at the same level in the etching liquid storage means and the gap portion, the above-mentioned etching liquid storage means is controlled to be moved up and down by the lift control means, thereby easily and reliably The liquid level of the gap can be controlled, and the contact time at which the top dead center and the vicinity thereof are in contact with the etching solution can be made longer than the bottom dead center and the vicinity thereof. As a result, the top dead center and its vicinity are roughened compared to the bottom dead center side. On the bottom dead center side, the wear of the mating member (piston) increases, the airtightness of the sliding part decreases, or the oil consumption In addition to preventing an increase in the amount, the oil retaining property can be improved by making the cylinder bore surface rougher at and near the top dead center where seizure is particularly likely to occur.
[0068]
  MaTheRelated to the present inventionOtherAccording to the cylinder block surface treatment apparatus, the columnar body erected on the base end surface of the base is formed by the upper end surface of the columnar body and the inner peripheral surface of the insertion hole of the base in the state where it is in the lowered position. The cylinder bore surface by storing the etching solution in the recessed portion and raising the columnar body through the cylinder bore with the mating surface of the cylinder block and the cylinder head supported by the base end surface of the base. Since the etching solution is supplied to the gap formed between the cylindrical body and the outer surface of the columnar body, the cylinder block is etched with the top dead center positioned below the bottom dead center. In this case, by controlling the vertical movement of the columnar body by the vertical control means, the etching liquid level in the gap can be controlled easily and reliably, and the top dead center and the vicinity thereof are etched more than the bottom dead center and the vicinity thereof. The contact time in contact with the liquid can be lengthened. As a result, the top dead center and its vicinity are roughened compared to the bottom dead center side. On the bottom dead center side, the wear of the mating member (piston) increases, the airtightness of the sliding part decreases, or the oil consumption In addition to preventing an increase in the amount, at the top dead center and its vicinity where seizure is particularly likely to occur, the cylinder bore surface can be made rougher to improve the oil retention.
[0069]
In this case, more preferably, the columnar body is provided with an etchant supply / discharge path that opens to the upper end surface of the columnar body, and an etchant supply / discharge control unit that controls supply / discharge of the etchant is connected to the etchant supply / discharge path. Therefore, if the etching solution stored in the recess formed by the upper end surface of the columnar body and the inner peripheral surface of the insertion hole of the base deteriorates, it is easily replaced with a new solution. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the relationship between etching time and amount of protrusion of reinforcing material on a surface to be processed.
FIG. 2 is a graph showing a liquid level control pattern of an etching process.
FIG. 3The fruitForm of applicationReference exampleIt is a section explanatory view showing a schematic structure of a surface treatment apparatus of a cylinder block concerning.
FIG. 4 shows the first of the present invention.1It is a section explanatory view showing a schematic structure of a surface treatment apparatus of a cylinder block concerning an embodiment.
FIG. 5 shows the first of the present invention.2It is a section explanatory view showing a schematic structure of a surface treatment apparatus of a cylinder block concerning an embodiment.
6 is an explanatory cross-sectional view showing an enlarged main part of the surface treatment apparatus of FIG. 5;
FIG. 7 shows the first of the present invention.2It is sectional explanatory drawing which shows schematic structure of the surface treatment apparatus of the cylinder block which concerns on the modification of this embodiment.
8 is an explanatory cross-sectional view showing an enlarged main part of the surface treatment apparatus of FIG.
[Explanation of symbols]
20, 30, 40 ... Surface treatment equipment
21, 31, 41 ... base
21g, 31g, 41g ... Base end face
23, 33, 43 ... Columnar body
46 ... Etching solution supply pipe
47 ... Etch solution discharge pipe
  21a ... Liquid passage
  25 ... Communication pipe
  31d, 41d ... recess
  31f, 41f ... insertion hole
  44 ... Etch solution supply / discharge path
  45 ... Liquid piping
  B ... Cylinder bore
  E ... Etching solution
  Pu ... Top dead center
  Pb ... Bottom dead center
S2, S3, S4 ... gap
  Tk ... Etching solution storage tank
  Vc: switching valve
W ... Cylinder block
  Wf: Cylinder block mating surface with cylinder head

Claims (3)

シリンダブロックのシリンダボア表面にエッチング液を接触させてエッチング処理を施す表面処理装置であって、
上記シリンダブロックのシリンダヘッドとの合わせ面を支持する基端面を有する基台と、
上記シリンダボアの内径寸法よりも所定量小さい外径寸法を有し、上記基台の基端面に立設された柱状体と、
上記エッチング液を貯えるエッチング液貯留手段と、
該貯留手段を昇降制御する昇降制御手段と、
上記エッチング液貯留手段と、上記シリンダブロックのシリンダヘッドとの合わせ面を上記基台の基端面で支持させ、且つ、上記柱状体を上記シリンダボアに挿通させた状態で、上記シリンダボア表面と上記柱状体の外面との間に形成される空隙部とを連通させる連通手段と、
を備えたことを特徴とするシリンダブロックの表面処理装置。
A surface treatment apparatus for performing an etching process by bringing an etching solution into contact with a cylinder bore surface of a cylinder block,
A base having a base end surface for supporting a mating surface with the cylinder head of the cylinder block;
A columnar body that has an outer diameter dimension that is smaller than the inner diameter dimension of the cylinder bore by a predetermined amount, and is erected on the base end surface of the base;
Etching solution storage means for storing the etching solution;
Elevating control means for elevating and controlling the storage means;
The cylinder bore surface and the columnar body in a state where the mating surface of the etching solution storage means and the cylinder head of the cylinder block is supported by the base end surface of the base and the columnar body is inserted into the cylinder bore. Communication means for communicating with a gap formed between the outer surface of
A cylinder block surface treatment apparatus comprising:
シリンダブロックのシリンダボア表面にエッチング液を接触させてエッチング処理を施す表面処理装置であって、
上記シリンダブロックのシリンダヘッドとの合わせ面を支持する基端面を有する基台と、
上記シリンダボアの内径寸法よりも所定量小さい外径寸法を有し、上記基台に設けられた挿通孔に嵌合して上記基端面に対し出没可能に設けられた柱状体と、
該柱状体を昇降制御する昇降制御手段と、
を備え、上記柱状体が下降位置にある状態で、該柱状体の上端面と上記挿通孔の内周面とで形成される凹所に上記エッチング液を貯え、且つ、上記シリンダブロックのシリンダヘッドとの合わせ面を上記基台の基端面で支持させた状態で、上記柱状体を上昇させて上記シリンダボアに挿通させることにより、上記シリンダボア表面と上記柱状体の外面との間に形成される空隙部に上記エッチング液が供給されて、シリンダボア表面にエッチング処理が施されることを特徴とするシリンダブロックの表面処理装置。
A surface treatment apparatus for performing an etching process by bringing an etching solution into contact with a cylinder bore surface of a cylinder block,
A base having a base end surface for supporting a mating surface with the cylinder head of the cylinder block;
A columnar body having an outer diameter dimension that is smaller than the inner diameter dimension of the cylinder bore by a predetermined amount, fitted into an insertion hole provided in the base, and provided so as to protrude and retract with respect to the base end surface;
Elevating control means for elevating and controlling the columnar body;
And storing the etching solution in a recess formed by the upper end surface of the columnar body and the inner peripheral surface of the insertion hole in a state where the columnar body is in the lowered position, and a cylinder head of the cylinder block Is formed between the cylinder bore surface and the outer surface of the columnar body by raising the columnar body and inserting it into the cylinder bore in a state where the mating surface is supported by the base end surface of the base. A surface treatment apparatus for a cylinder block, wherein the etching solution is supplied to the part and the surface of the cylinder bore is subjected to an etching process.
上記柱状体にその上端面に開口するエッチング液給排路が設けられ、該エッチング液給排路に、上記エッチング液を給排制御するエッチング液給排制御手段が接続されていることを特徴とする請求項記載のシリンダブロックの表面処理装置。 The columnar body is provided with an etchant supply / discharge path that opens to an upper end surface thereof, and an etchant supply / discharge control means that controls supply / discharge of the etchant is connected to the etchant supply / discharge path. The cylinder block surface treatment apparatus according to claim 2 .
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