JP6092202B2 - シリンダ摺動面の製造方法ならびにシリンダライナ - Google Patents

Description

本発明は、シリンダ摺動面の製造方法ならびに内燃機関のシリンダクランクケース用のシリンダライナに関する。

シリンダライナは通常、鋼材料または鋳鉄材料から製造される。しかし、鋳鉄材料から成るシリンダライナは腐食し易い。シリンダライナの摺動面に、たとえばクロムをベースとする耐食性および耐摩耗性のコーティングを電着することも公知である。しかしこのことは、材料費ならびに製造方法にかかる費用に不都合に作用する。

したがって本発明の根底を成す課題は、鋳鉄材料から成るシリンダライナの耐食性を高めることである。さらに材料費および製造費が減じられることが望ましい。

上記課題を解決した本発明による方法は、以下の方法ステップを有している。すなわち、（ａ）鋳鉄材料から成るシリンダライナの内側の表面を、表面に複数の凹所を形成しながら予備ホーニング加工するステップと、（ｂ）亜鉛含有コーティング材料を予備ホーニング加工された表面に塗布するステップと、（ｃ）亜鉛含有コーティング材料が予備ホーニング加工により形成された前記凹所内にのみ残留するように、コーティングされた表面を仕上げホーニング加工するステップとを有している。

さらに本発明の対象は、本発明に係る方法により製造可能な、シリンダクランクケース用の、鋳鉄材料から成るシリンダライナである。

本発明に係る方法は、腐食作用に対する保護効果が陰極防食作用（Kathodishce Schutzwirkung）により達成されることにより優れている。腐食過程中、鋳鉄材料に含まれる鉄の代わりに、まず亜鉛が酸化される。コーティングに含まれる亜鉛が完全に酸化したあとにようやく、鉄への腐食作用が観察され得る。結果として、鋳鉄材料の腐食損傷は大幅に遅延されて、本発明により処理されたシリンダライナの寿命は大幅に増大される。

本発明による方法では、シリンダライナの内面のコーティングが得られる。シリンダライナの内面で、亜鉛含有コーティング材料は、予備ホーニング加工によって表面に加工された凹所内にのみ残留している。したがって、極めて僅かな消費量のコーティング材料において効果的な腐食防止が達成される。

有利な実施の形態は、従属請求項に記載されている。

予備ホーニング加工された表面は、ステップ（ｂ）において、好適にはフィルム亜鉛めっき（filmverzinken）される、つまり熱作用なしに亜鉛含有のコーティングを備えられる。

ステップ（ｂ）において使用する適当な亜鉛含有コーティング材料は、特に無機ベースの亜鉛ラッカ、たとえば少なくとも９２重量％の亜鉛を含む亜鉛粉末を有する、水ベースの無機のケイ酸亜鉛である。この亜鉛ラッカは、６００℃までの耐熱性である。典型的に市場に出ている製品は、独国のZinga社の亜鉛ラッカ「Aquazinga」である。

好適には、ステップ（ｂ）において、亜鉛含有コーティングが掻取りもしくは拭い取り（Abstreifen）法により塗布される。つまり、これにより、予備ホーニングにより表面に加工された複数の凹所に、できるだけ完全にコーティング材料が充填されることを保証することができる。

コーティング材料は、ステップ（ｂ）において、自体公知の方法で、しかし溶射によって、コールドスプレーによって、または真空サクション式ブラストもしくは真空サクション式吹付け（Vakuum-Saugstrahlen）によって亜鉛含有線材または亜鉛含有粉末を用いながら塗布され得る。

本発明に係る方法の特に好適な態様は、予備ホーニング加工後かつ亜鉛含有コーティング材料の塗布前に、ポケット状の複数の凹所を予備ホーニング加工された表面に加工することにある。このような凹所または「ポケット」は、仕上げホーニング加工後に大量の亜鉛含有コーティング材が、シリンダライナの完成した摺動面に残留することを生ぜしめる。なぜならば、亜鉛含有コーティング材が、予備ホーニング加工により表面に加工された凹所だけではなく、この予備ホーニング加工に次いで表面に加工されたポケット状の凹所にも残留するからである。

ポケット状の凹所は、好適には表面に１００μｍの最大深さでかつ／または表面に３０μｍ〜５０μｍの直径で加工される。これにより、表面上で均一な分布を実現することができる。

好適には、複数の凹所は、２％〜１０％の面積割合で表面に加工される。これにより、腐食防止とコーティング材の消費との最適な比を達成することができる。

ポケット状の凹所は、たとえばレーザ光線処理により表面に加工され得る。

本発明の実施の形態を以下に詳しく説明する。

市販の鋳鉄材料から成るシリンダライナの内側の表面は、本発明により加工される。このためには、まず、自体公知の形式で中ぐり加工がボーリング工具を用いて行われる。この場合、内径は規定された寸法、規定された円筒度および規定された粗さに調節される。このためには、シリンダライナの内側の表面が以下の方法ステップにより準備される。

続く方法ステップでは、シリンダライナの内側の表面が、ホーニング工具を使用しながら粗ホーニング加工で加工される。この場合、ホーニング工具のホーニング条片（砥石）が、シリンダライナの内側の表面から材料を削り取る。この場合、寸法、円筒度および粗さに関する内径の精度が改善される。同時に、規定された複数の凹所（ホーニング溝）がシリンダライナの内側の表面に加工される。ホーニング条片の粒度を選択することにより、シリンダライナの内側の表面における凹所の個数、凹所の深さおよび凹所の分布は自体公知の形式で決定され得る。

粗ホーニング加工に続いて、シリンダライナの内側の表面が亜鉛ラッカで吹付け塗布によってコーティングされる。この場合、ホーニング工具により加工された凹所に亜鉛ラッカが充填される。

亜鉛ラッカの硬化後に、次の方法ステップにおいて、基礎ホーニング加工が行われる。この場合、まず、シリンダライナの材料に到達するまで、凹所の外側の亜鉛ラッカが面状に削り取られる。次いで、シリンダライナの規定された量の材料が削り取られる。その結果、凹所内に集合した亜鉛ラッカのみがシリンダライナの内側の表面の領域に残留する。ホーニング条片の粒度を選択しかつシリンダライナの削り取られる材料の量を選択することにより、亜鉛ラッカの規定された面積割合が生じる。同時に、内側の表面の粗さが減じられ、円筒度が改善される。

続く方法ステップにおいて、自体公知の形式でプラトーホーニング加工が行われる。これにより、ホーニング条片の選択された粒度および材料除去量に応じて、シリンダライナの内側の表面の表面構造のプラトー（隆起した平坦部）状の平坦化が生じる。さらに、亜鉛ラッカの、最終的な所望された面積割合が生じ、円筒度は最適化される。

シリンダライナの内側の表面のこの例示的な加工のパラメータは表１から判る。

別の実施の形態では、鋳鉄材料から成る内側の表面が上述のように加工される。唯１つの違いは、粗ホーニング加工後かつコーティング前に、レーザ光線による別の表面処理が、付加的なポケット状の複数の凹所をシリンダライナのホーニング加工された内側の表面に加工するために行われることにある。

シリンダライナの内側の表面のこの例示的な加工のパラメータは表２から判る。

Claims (10)

1. 内燃機関のシリンダクランクケース用のシリンダ摺動面の製造方法であって、以下の方法ステップ、すなわち、
   （ａ）鋳鉄材料から成るシリンダライナの内側の表面を、該表面に凹所を形成しながら予備ホーニングするステップと、
   （ｂ）予備ホーニングされた前記表面に少なくとも９２重量％の亜鉛を含む亜鉛含有コーティング材料を塗布して、前記凹所に前記亜鉛含有コーティング材料を充填するステップと、
   （ｃ）前記亜鉛含有コーティング材料が前記予備ホーニング加工により形成された前記凹所内にのみ残留するように、コーティングされた前記表面を仕上げホーニング加工するステップと
   が設けられていることを特徴とする、内燃機関のシリンダクランクケースに用いられるシリンダ摺動面を製造する方法。
2. 前記ステップ（ｂ）において、予備ホーニング加工された前記表面を亜鉛めっきする、請求項１記載の方法。
3. 前記ステップ（ｂ）において、無機ベースの亜鉛ラッカを使用する、請求項１記載の方法。
4. 前記ステップ（ｂ）において、亜鉛含有コーティングを掻取り法により塗布する、請求項１記載の方法。
5. 前記ステップ（ｂ）において、前記コーティング材料を溶射により、またはコールドスプレーにより、または真空サクション式ブラストによって亜鉛含有線材または亜鉛含有粉末を使用しながら塗布する、請求項１記載の方法。
6. 前記ステップ（ａ）と前記ステップ（ｂ）との間に、ポケット状の複数の凹所を予備ホーニング加工された前記表面に加工する、請求項１記載の方法。
7. 前記凹所を、前記表面に１００μｍの最大深さで加工する、請求項６記載の方法。
8. 前記凹所を、前記表面に３０μｍ〜５０μｍの直径で加工する、請求項５記載の方法。
9. 前記凹所は、２％〜１０％の面積割合で前記表面に加工される、請求項５記載の方法。
10. 前記凹所は、レーザ光線法により前記表面に加工される、請求項５記載の方法。