JP6015245B2

JP6015245B2 - シリンダブロック及びホーニング加工方法

Info

Publication number: JP6015245B2
Application number: JP2012187510A
Authority: JP
Inventors: 飯島　章; 章飯島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: JP2014043828A

Description

本発明は、シリンダの内周面にクロスハッチが形成されるシリンダブロック、及び、シリンダブロックに設けられるシリンダの内周面にクロスハッチを加工するホーニング加工方法に関する。

エンジン（内燃機関）のシリンダブロックのシリンダボア（又はシリンダライナ）には、一般的に、ホーニング加工が施される（例えば、特許文献１参照）。ホーニング加工においては、砥石が装着されたホーニングヘッドを、砥石を拡張した状態で回転させながら上下に（シリンダボアの軸線方向に）移動させるようになっている。

このホーニング加工により、図４に示すように、エンジンのシリンダブロック４０に設けられるシリンダボア４１の内周面にはクロスハッチと称される加工目（溝又は条痕）４２が形成される。なお、図４においてはクロスハッチ４２を簡略的に示しており、クロスハッチ４２は実際にはより目が細かい。

このクロスハッチ４２は潤滑油保持のためにシリンダボア４１の内周面に設けられるが、ピストン４３（ピストンリング又はピストンスカート）の摺動に対しては抵抗となり、フリクションが発生する。そのフリクションを低減するために、図４に示すようにクロスハッチ角度（ホーニング角度とも称される）θを比較的大きくしたもの（例えば、約１４０°）も知られている。なお、クロスハッチ角度θは、一般的には、１０°から３０°の範囲内とされる。

一般的なホーニング加工方法では、シリンダボア４１の軸線方向に対する送りストローク（ホーニングヘッドストローク）が長いため、クロスハッチ４２がシリンダボア４１の上端４４から下端４５までシリンダボア４１の全長に渡って一直線に繋がっている。これはクロスハッチ角度θが比較的大きい場合も同様である。

特開２００９−３０６５７号公報

図４に示すようにクロスハッチ角度θを比較的大きくすることにより、ピストン４３の摺動によるフリクションは低減されそうであるが、実際は却ってピストン４３の摺動によるフリクションは増加する。これはピストン４３の摺動に伴い潤滑油がピストン４３の摺動方向に逃げ易くなり、油膜厚さが薄くなるためであると考えられる。また、ピストン４３の摺動に伴い潤滑油がピストン４３の摺動方向に逃げてしまうのは、クロスハッチ４２がシリンダボア４１の上端４４から下端４５までシリンダボア４１の全長に亘って一直線に繋がっているためであると考えられる。

そこで、本発明の目的は、ピストンの摺動によるフリクションを低減することができるシリンダブロック及びホーニング加工方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明に係るシリンダブロックは、シリンダの内周面にクロスハッチが形成されるシリンダブロックであって、クロスハッチ角度が１３０°から１５０°の範囲内であり且つ前記シリンダの軸線方向に対する長さが前記シリンダの全長よりも短い前記クロスハッチを有するクロスハッチ部を前記シリンダの軸線方向に複数備えるものである。

前記シリンダブロックは、前記シリンダの軸線方向に隣り合う前記クロスハッチ部が重なり合う重合部をさらに備えるものであっても良い。

前記シリンダブロックは、前記シリンダの軸線方向に隣り合う前記クロスハッチ部間に前記クロスハッチの無い隙間部をさらに備えるものであっても良い。

また、本発明に係るホーニング加工方法は、シリンダブロックに設けられるシリンダの内周面にクロスハッチを加工するホーニング加工方法であって、前記シリンダの内周面を研削する研削部が前記シリンダの軸線方向に間隔を隔てて複数設けられる段付き砥石が装着されたホーニングヘッドを、回転させながら前記シリンダの軸線方向に往復移動させることにより、前記シリンダの軸線方向に対する長さを前記シリンダの全長よりも短くした前記クロスハッチを有するクロスハッチ部を前記シリンダの軸線方向に複数加工するものである。

本発明によれば、ピストンの摺動によるフリクションを低減することができるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るシリンダブロックの概略図である。本発明の一実施形態に係るホーニング加工方法の説明図である。本発明の他の実施形態に係るシリンダブロックの概略図である。従来例に係るシリンダブロックの概略図である。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１にシリンダブロックの概略図を示す。なお、図１においては、シリンダブロックの断面図及びシリンダボアの内周面の拡大図を示す。

図１に示すように、エンジン（本実施形態では、ディーゼルエンジン）のシリンダブロック１０の下部に設けられた軸受穴１１には図示しないクランクシャフトが支持され、このクランクシャフトに図示しないコネクティングロッドを介して連結されたピストン１２がシリンダボア１３内を上下に往復運動するようになっている。

シリンダブロック１０に設けられるシリンダを構成するシリンダボア１３の内周面には、シリンダボア１３の軸線方向に対する長さＬ１がシリンダボア１３の全長よりも短いクロスハッチ１４を有するクロスハッチ部１５がシリンダボア１３の軸線方向に複数形成されている。即ち、潤滑油保持のためにシリンダボア１３の内周面に設けられるクロスハッチ１４が、シリンダボア１３の上端１６から下端１７までシリンダボア１３の全長に渡って一直線に繋がってはいない。さらに、シリンダボア１３の内周面には、シリンダボア１３の軸線方向に隣り合うクロスハッチ部１５が重なり合う重合部（オーバーラップ部）１８が設けられている。なお、図１においてはクロスハッチ１４を簡略的に示しており、クロスハッチ１４は実際にはより目が細かい。

クロスハッチ角度θは、１３０°から１５０°の範囲内（例えば、約１４０°）とされる。また、クロスハッチ１４（クロスハッチ部１５）のシリンダボア１３の軸線方向に対する長さＬ１は、ピストン１２のストロークの５分の１程度とされ、例えば約２０ｍｍとされる。さらに、重合部１８のシリンダボア１３の軸線方向に対する長さＬ２は、例えば、約１ｍｍから約２ｍｍとされる。

次に、シリンダブロック１０のホーニング加工方法を説明する。

図２にホーニング加工方法の説明図を示す。

図２に示すように、ホーニング加工装置２０は、シリンダブロック１０のシリンダボア１３に挿入されるホーニングヘッド２１と、ホーニングヘッド２１に装着される段付き砥石２２と、段付き砥石２２及びシリンダボア１３の内周面の潤滑及び冷却のためにオイルを供給するノズル２３とを備える。

段付き砥石２２は、シリンダボア１３の軸線方向に対する長さがシリンダボア１３の軸線方向に対して長く（シリンダボア１３の全長よりも長く）形成されている。段付き砥石２２には、シリンダボア１３の内周面を研削する研削部２４がシリンダボア１３の軸線方向に間隔を隔てて複数設けられている。

段付き砥石２２における研削部２４のシリンダボア１３の軸線方向に対する長さＬ３は、例えば、約１０ｍｍとされる。また、段付き砥石２２における研削部２４間のシリンダボア１３の軸線方向に対する長さＬ４は、例えば、約８ｍｍから約９ｍｍとされる。

そして、ホーニングヘッド２１を段付き砥石２２を拡張しない状態でシリンダボア１３に挿入し、その挿入後に段付き砥石２２を拡張する。段付き砥石２２が装着されたホーニングヘッド２１を、段付き砥石２２を拡張した状態で回転させながらシリンダボア１３の軸線方向に所定の送りストロークＳｔ（例えば、１０ｍｍ）だけ往復移動させることで複数のクロスハッチ部１５及び重合部１８をシリンダボア１３の内周面に容易に形成可能である。

また、シリンダボア１３の軸線方向に対する長さがシリンダボア１３の軸線方向に対して短い（シリンダボア１３の全長よりも短い）砥石（段付き砥石２２又は段付きでない一般的なホーニング加工用の砥石）を用い、各クロスハッチ部１５を順次形成していくことでも複数のクロスハッチ部１５及び重合部１８をシリンダボア１３の内周面に形成可能である。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態では、クロスハッチ１４のシリンダボア１３の軸線方向に対する長さＬ１がシリンダボア１３の全長よりも短いので、クロスハッチ１４がシリンダボア１３の上端１６から下端１７までシリンダボア１３の全長に亘って一直線に繋がることはなく、ピストン１２の摺動に伴い潤滑油がピストン１２の摺動方向に逃げてしまうことはない。そのため、シリンダボア１３の内周面とピストンリング又はピストンスカートとの間は正常に潤滑油により潤滑され、油膜厚さは適正に確保される。したがって、クロスハッチ角度θが大きくなった分、シリンダボア１３の内周面とピストンリング又はピストンスカートとの間のフリクションが低減され、全体としてピストン１２の摺動によるフリクションが低減される。

以上要するに、本実施形態により、ピストンの摺動によるフリクションを低減することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、図３に示すように、シリンダボア１３の軸線方向に隣り合うクロスハッチ部１５間に隙間部（クロスハッチ１４の無い部分）１９を設けても良い。その場合、隙間部１９のシリンダボア１３の軸線方向に対する長さＬ５は、例えば、約１ｍｍから約２ｍｍとされる。また、図２に示す段付き砥石２２を用いて上述のホーニング加工方法を実施する場合、研削部２４間のシリンダボア１３の軸線方向に対する長さＬ４は、例えば、約１１ｍｍから約１２ｍｍとされる。

また、本発明は、シリンダボアだけではなく、シリンダライナへも適用可能である。

さらに、本発明は、ディーゼルエンジンのシリンダブロックだけではなく、ガソリンエンジン等のシリンダブロックへも適用可能である。

１０シリンダブロック
１３シリンダボア（シリンダ）
１４クロスハッチ
１５クロスハッチ部
１８重合部
１９隙間部
２１ホーニングヘッド
２２段付き砥石
２４研削部
Ｌ１クロスハッチ（クロスハッチ部）の長さ
Ｌ２重合部の長さ
Ｌ３研削部の長さ
Ｌ４研削部間の長さ
Ｌ５隙間部の長さ
θ クロスハッチ角度

Claims

シリンダの内周面にクロスハッチが形成されるシリンダブロックであって、
クロスハッチ角度が１３０°から１５０°の範囲内であり且つ前記シリンダの軸線方向に対する長さが前記シリンダの全長よりも短い前記クロスハッチを有するクロスハッチ部を前記シリンダの軸線方向に複数備え、
前記シリンダの軸線方向に隣り合う前記クロスハッチ部が重なり合う重合部をさらに備え、
前記重合部において、隣り合う前記クロスハッチ部のうち一方の前記クロスハッチ部の軸方向一端部に位置する前記クロスハッチの端部と、隣り合う前記クロスハッチ部のうち他方の前記クロスハッチ部の軸方向他端部に位置する前記クロスハッチの端部とが互いに重合している
ことを特徴とするシリンダブロック。
シリンダブロックに設けられるシリンダの内周面にクロスハッチを加工するホーニング加工方法であって、
前記シリンダの内周面を研削する研削部が前記シリンダの軸線方向に間隔を隔てて複数設けられ、前記シリンダの軸線方向に対する長さが前記シリンダより長く形成された段付き砥石が装着されたホーニングヘッドを、回転させながら前記シリンダの軸線方向に往復移動させることにより、前記シリンダの軸線方向に対する長さを前記シリンダの全長よりも短くした前記クロスハッチを有するクロスハッチ部を前記シリンダの軸線方向に複数加工することを特徴とするホーニング加工方法。
前記シリンダの軸線方向に隣り合う前記クロスハッチ部のうち一方の前記クロスハッチ部の軸方向一端部に位置する前記クロスハッチの端部と、隣り合う前記クロスハッチ部のうち他方の前記クロスハッチ部の軸方向他端部に位置する前記クロスハッチの端部とが互いに重合するように、複数の前記クロスハッチ部を加工する請求項２に記載のホーニング加工方法。