JP5863102B2 - シリンダブロックのボア加工方法及びこれに用いられるダミーヘッドユニット - Google Patents

Description

本発明は、シリンダブロックのボア加工方法、及びこれに用いられるダミーヘッドユニットに関する。

シリンダブロックに設けられるボアは、ピストン周りの摺動抵抗の低減を図るために、高い真円度が求められる。しかし、シリンダブロック単体でボアを高精度に加工した場合でも、シリンダヘッドを組み付けたときのボルトの締付力によりシリンダブロックが変形することで、実働状態であるヘッド組付後におけるボアの真円度が低下する恐れがある。

例えば、特許文献１には、ダミーヘッドを用いたボア加工方法が示されている。この方法は、シリンダブロックにダミーヘッドを組みつけることにより、シリンダヘッドを組み付けたときと同様にシリンダブロックを変形させ、この状態でボア内周面を加工するものである。これにより、実働状態であるヘッド組付後におけるボアの真円度の向上を図っている。

特開２０１１−１２６４７号公報

例えば、図１に示すシリンダブロック１のように、ヘッド取付面２のボア３の周囲にウォータージャケット溝４が設けられる場合、ボア３とのウォータージャケット溝４との間に、ボア周壁５が設けられる。ウォータージャケット溝４は、ボア３の冷却効果を高める観点から、なるべくボア３の近傍に設けられるため、ボア周壁５は薄肉となる。このため、ボア３の内周面３ａを加工する際の工具による加圧力Ｐにより、ボア周壁５が外径方向に変形する恐れがある（図７の点線参照）。従って、たとえシリンダブロックにダミーヘッドを組み付け、ヘッド組付状態を再現した状態でボア内周面を加工した場合であっても、ボア内周面の真円度を十分に高めることができない恐れがある。

本発明の解決すべき技術的課題は、シリンダブロックのボアをより高い真円度で加工することにある。

前記課題を解決するためになされた本発明は、ヘッド取付面のボア開口部の周囲にウォータージャケット溝が形成されたシリンダブロックのボアを加工するための方法であって、ヘッド取付面にダミーヘッドを組み付けて、シリンダヘッドを組み付けた状態と同様にシリンダブロックを変形させるダミーヘッド組付工程と、シリンダブロックにダミーヘッドを組み付けた状態でウォータージャケット溝に規制部材を挿入し、ウォータージャケット溝とボアとの間に設けられたボア周壁を外径側から支持する規制部材セット工程と、シリンダブロックにダミーヘッド及び規制部材を組み付けた状態で、ボアの内周面の加工を行うボア加工工程とを有するものである。

上記の加工方法は、シリンダブロックのヘッド取付面に組み付けられ、シリンダヘッドを組み付けた状態と同様にシリンダブロックを変形させるダミーヘッドと、ヘッド取付面のボア開口部の周囲に設けられたウォータージャケット溝に挿入され、ウォータージャケット溝とボアとの間に設けられたボア周壁を外径側から支持する規制部材とを備えたダミーヘッドユニットを用いることにより実現することができる。

上記のように、本発明のボア加工方法によれば、ウォータージャケット溝の内周に挿入した規制部材でボア周壁が外径側から支持されるため、ボア内周面を加工する際の外径向きの圧力によるボア周壁の外径方向への変形が規制され、ボアの真円度の低下を防止することができる。

上記の規制部材は、必ずしもウォータージャケット溝の全域に挿入する必要はなく、ボア加工の圧力により変形が生じやすい箇所にのみ挿入してもよい。例えば、図１に示すように、複数のボアが直列に並べて配置され、隣り合うボア周壁が連続したサイアミーズ型のシリンダブロックの場合、ボア周壁が連続している部分ではボア周壁の強度が比較的強く、ボア加工時に圧力が加わっても変形が生じにくい。これに対し、その他の領域、特に、ヘッド取付面においてボアの並んでいる方向と直交する方向（以下、ヘッド短手方向）両側のボア周壁は、外周がウォータージャケット溝に面して支持されていない状態となるため、ボア加工時の圧力により変形が生じやすい。従って、ウォータージャケット溝のうち、少なくともボアのヘッド短手方向両側の部分に規制部材を挿入することが好ましい。

規制部材は、例えば、ダミーヘッドに設けられた貫通穴を介して、ウォータージャケット溝に挿入することができる。

以上のように、本発明によれば、ボア加工時の圧力によるボア周壁の変形が規制されるため、ボアをより高い真円度で加工することができる。

（ａ）は、シリンダブロックの平面図であり、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ線における断面図である。 （ａ）はシリンダブロックにダミーヘッドを組み付けた状態の平面図であり、（ｂ）は（ａ）図のＢ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）はシリンダブロックにダミーヘッド及び規制部材を組み付けた状態の平面図であり、（ｂ）は（ａ）図のＣ−Ｃ線における断面図である。 （ａ）は規制部材の平面図であり、（ｂ）は同断面図である。 図３（ｂ）のＤ部拡大図である。 （ａ）はシリンダブロックにダミーヘッド及び他の例の規制部材を組み付けた状態の平面図であり、（ｂ）は（ａ）図のＥ−Ｅ線における断面図である。 シリンダブロックのボア周壁が加工圧により変形する様子を示す拡大断面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係るボア加工方法の対象物であるシリンダブロック１を示す。このシリンダブロック１は、直列に並べて配された複数（図示例では３つ）のボア３と、ヘッド取付面２に開口したボア３の周囲に設けられたウォータージャケット溝４と、ヘッド取付面２にシリンダヘッド（図示省略）を組み付けるための複数のボルト穴６とを備える。本実施形態では、ウォータージャケット溝４と各ボア３との間に設けられるボア周壁５が連続した、いわゆるサイアミーズ型である場合を示す（図１（ａ）参照）。隣り合うボア周壁５の連結部５ａにおける肉厚は、各ボア周壁５の肉厚よりも大きい（図１（ｂ）参照）。

ウォータージャケット溝４は、連続した複数のボア周壁５の全周で連続している。また、ボア３の外周には、図１（ｂ）に点線で示すように、ボア３の中心軸方向（図中の上下方向）に延びる複数のウォータージャケット４ａが設けられ、各ウォータージャケット４ａの上端がウォータージャケット溝４の溝底に開口している。ウォータージャケット溝４は、おおよそ全域にわたって溝幅が略均一に形成されており、一部に溝幅の広い幅広部４ｂが設けられる。

以下、本発明の一実施形態に係るボア加工方法を説明する。このボア加工方法は、ダミーヘッド１０（図２参照）及び規制部材３０（図４参照）からなるダミーヘッドユニットを用いて行われる。

まず、図２に示すように、シリンダブロック１にダミーヘッド１０を組み付ける。具体的には、ダミーヘッド１０に設けられたボルト挿通穴（図示省略）に挿通したボルト１２を、シリンダブロック１のボルト穴６（図１参照）に固定することにより、ダミーヘッド１０がシリンダブロックに組み付けられる。このように、ダミーヘッド１０を組み付けたときのボルト１２の締付力により、シリンダヘッド１には、シリンダヘッドが組み付けられたときと同様の変形が生じる。

ダミーヘッド１０の中央には、貫通穴１１が設けられる。貫通穴１１は、図２（ａ）に示す平面視でボア３及びウォータージャケット溝４の全周を囲んでいる。図示例では、貫通穴１１の内周面が、ウォータージャケット溝４の外周よりも若干外側に配されている。これにより、ダミーヘッド１０をシリンダブロック１に組み付けた状態で、ボア３及びウォータージャケット溝４に対して、貫通穴１１を介して上方からアクセス可能とされる。

本実施形態では、シリンダブロック１のヘッド取付面２とダミーヘッド１０との間に、ダミーガスケット２０を介在させている（図２（ｂ）参照）。ダミーガスケット２０には、ダミーヘッド１０の貫通穴１１と同様の形状を成した貫通穴２１が設けられる。

次に、図３に示すように、シリンダブロック１のウォータージャケット溝４に、規制部材３０を挿入する。具体的には、ダミーヘッド１０の貫通穴１１を介して、ウォータージャケット溝４の上方から規制部材３０を挿入する（図３（ｂ）の矢印参照）。本実施形態では、規制部材３０がウォータージャケット溝４に沿った環状をなし（図４（ａ）参照）、ウォータージャケット溝４の全域にわたって挿入される（図３（ａ）参照）。また、ウォータージャケット溝４の幅広部４ｂに相当する位置には外径に向けて突出した突出部３１が設けられる。

規制部材３０は、金属や樹脂で形成され、図４（ｂ）に示すように、ウォータージャケット溝４の溝幅方向（すなわち、各ボア３の半径方向）の厚さが、下方に向けて徐々に小さくなった断面楔形状を成している。詳しくは、図５に示すように、規制部材３０の上端部の厚さＬ１はウォータージャケット溝４の溝幅Ｌよりも大きく（Ｌ１＞Ｌ）、規制部材３０の下端部の厚さＬ２はウォータージャケット溝４の溝幅Ｌよりも小さい（Ｌ２＜Ｌ）。これにより、規制部材３０をウォータージャケット溝４に挿入したとき、規制部材３０の上下方向中間部がウォータージャケット溝４の開口部に当接し、規制部材３０が係止される。こうして、規制部材３０がウォータージャケット溝４に挿入されることで、規制部材３０の外周面３２がウォータージャケット溝４の外側の内壁４ｃに当接すると共に、規制部材３０の内周面３３がウォータージャケット溝４の内側の内壁４ｄに当接する。これにより、ボア周壁５が規制部材３０により外径側から支持され、特に、変形の生じやすいボア周壁５の上端部が規制部材により外径側から支持される。

この状態で、ボア３の内周面３ａに加工（例えばボーリング加工やホーニング加工）が施される。このとき、ボア周壁５には外径向きの加圧力Ｐ（図５参照）が加わるが、上記のように、ウォータージャケット溝４に規制部材３０が挿入され、ボア周壁５の外周面（すなわちウォータージャケット溝４の内側の内壁４ｄ）が規制部材３０により外径側から支持されているため、上記の加圧力Ｐによる周壁５の外径向きの変形を防止できる。従って、ヘッド取付状態を再現した状態で、シリンダブロック１のボア３の内周面３ａを高い真円度で加工することができる。

本発明は上記の実施形態に限られない。上記の実施形態では、規制部材３０がウォータージャケット溝４の全域に挿入された場合を示したが、これに限らず、例えば図６に示すように、ウォータージャケット溝４の一部に規制部材４０を挿入してもよい。この場合、ボア加工時の加圧力によりボア周壁５の変形が生じ易い場所に、規制部材４０を配置することが好ましい。図示例では、ウォータージャケット溝４のうち、各ボア周壁５のヘッド短手方向（図６の上下方向）両側、及び、連続したボア周壁５のヘッド長手方向（図６の左右方向）両側に、複数の規制部材４０が挿入される。規制部材４０は、ウォータージャケット溝４の溝幅に対応した形状とされる。このように、規制部材４０を部分的に設けることにより、規制部材４０の材料コストが低減されると共に、ウォータージャケット溝４の形状が異なる場合にも容易に対応することが可能となる。

また、上記の実施形態では、規制部材３０を断面楔形とし、ウォータージャケット溝４の開口部で係止される場合を示したが、これに限らず、規制部材３０をウォータージャケット溝４と同様の断面形状とし、規制部材３０の底面をウォータージャケット溝４の溝底に当接させてもよい（図示省略）。

また、シリンダブロックの形状は上記に限られない。例えば、上記の実施形態では、ウォータージャケット溝４がボア周壁５の全周で連続している場合を示したが、これに限らず、例えば、各ボア３の周囲に複数の円弧状のウォータージャケット溝を設けたり、あるいは環状のウォータージャケット溝を設けたりしてもよい（図示省略）。

１ シリンダブロック
２ ヘッド取付面
３ ボア
４ ウォータージャケット溝
５ ボア周壁
１０ ダミーヘッド
１１ 貫通穴
２０ ダミーガスケット
３０ 規制部材
Ｐ 加圧力

Claims (3)

1. ヘッド取付面のボア開口部の周囲にウォータージャケット溝が形成されたシリンダブロックのボアを加工するための方法であって、
   前記ヘッド取付面にダミーヘッドを組み付けて、シリンダヘッドを組み付けた状態と同様に前記シリンダブロックを変形させるダミーヘッド組付工程と、前記シリンダブロックに前記ダミーヘッドを組み付けた状態で、前記ウォータージャケット溝に、前記ウォータージャケット溝に沿った環状をなした規制部材を挿入し、前記ウォータージャケット溝と前記ボアとの間に設けられたボア周壁を外径側から支持する規制部材セット工程と、前記シリンダブロックに前記ダミーヘッド及び前記規制部材を組み付けた状態で、前記ボアの内周面の加工を行うボア加工工程とを有するシリンダブロックのボア加工方法。
2. 前記規制部材セット工程において、前記ダミーヘッドに設けられた貫通穴を介して、前記規制部材を前記ウォータージャケット溝に挿入する請求項１記載のシリンダブロックのボア加工方法。
3. シリンダブロックのヘッド取付面に組み付けられ、シリンダヘッドを組み付けた状態と同様にシリンダブロックを変形させるダミーヘッドと、前記ヘッド取付面のボア開口部の周囲に設けられたウォータージャケット溝に挿入され、前記ウォータージャケット溝に沿った環状をなし、前記ウォータージャケット溝とボアとの間に設けられたボア周壁を外径側から支持する規制部材とを備えたダミーヘッドユニット。

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