JPH0775960A - シリンダボアの加工方法及びその加工方法に用いるシリンダボアの変形防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンダヘッドが接合される上面のシリンダ
ボアの全周にわたりウォータジャケットの開口部が形成
されているオープンデッキ型のシリンダブロックに対
し、シリンダボア内面のホーニング加工を行う際のシリ
ンダボアの変形を防止する。 【構成】 ウォータジャケット９の開口部９ａに、変形
防止装置１１のオグジャリーピン１７を挿入した状態
で、シリンダボア７の内面に対してホーニング加工を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、オープンデッキ型の
シリンダブロックにおけるシリンダボアの加工方法及び
その加工方法に用いる変形防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オープンデッキ型のシリンダブロック
は、図６の平面図で示すように、シリンダヘッドが接合
される上面のシリンダボア１の全周にわたりウォータジ
ャケットの開口部３が形成され、シリンダボア１の上端
全周がウォータジャケットに囲まれている。オープンデ
ッキ型のシリンダブロックについては、例えば特開昭５
９−２３２６５４号公報の第１図に示されたものが知ら
れている。

【０００３】一方、シリンダボア１の内面に対する研削
加工としては、仕上加工として例えばホーニング加工が
用いられる。ホーニング加工は、加工孔内面を砥石を用
いて研削するもので、この砥石は通常直方体形状のもの
を加工孔の中心軸方向を長手方向として円周方向に複数
等間隔に配置してある。この複数の砥石は、加工孔内に
挿入されてその中心軸に対して放射状に配置したホーン
と称する工具により加工孔内面に押圧されるとともに、
回転運動と軸方向の往復運動を行わせて加工孔の内面を
平滑かつ精度よく加工する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たようなホーニング加工を前述の図６に示したようなオ
ープンデッキ型のシリンダブロックに対して行う際に
は、複数の砥石がシリンダボア内面に所定の押付加工圧
力をもって押付けつつ研削加工することから、特に剛性
の低い部位は、シリンダボア上端側が砥石によって押し
広げられた状態での加工となるため、この押し広げられ
た部位に対する押付圧力が弱まって研削加工が所定に行
われず、逆に剛性の高い部位は、砥石の押付圧力に対抗
するうえ、前記剛性の低い部位の広がりに対応して内側
に移動しようとする力を受けることから、押付圧力が余
計に強くなって剛性の低い部位より多く研削加工されて
しまう。

【０００５】この結果、加工終了後には、図７に示すよ
うに、押し広げられて研削量が不足している剛性の低い
部位Ａが復元することによって、この部位Ａの径が剛性
の高い部位Ｂに比べて小さくなり、したがって全体とし
てシリンダボア１が楕円形状となってしまう。

【０００６】このようなオープンデッキ型シリンダブロ
ックに対し、シリンダ配列方向と直交する方向（図６中
で上下方向）の直線上でシリンダボア１を挟むような位
置にてウォータジャケットの開口部３を覆う一対の補強
デッキを設けたものが、特開昭６１−１１６０５３号公
報に開示されている。

【０００７】ところが、このようにウォータジャケット
の開口部３を補強デッキで覆う構造であると、シリンダ
ボア内面の研削加工の際にシリンダボアが変形しにくく
なるものの、補強デッキを設けたために鋳造性が悪く、
製造コストが高くなるという問題がある。

【０００８】そこで、この発明は、シリンダヘッドが接
合される上面のシリンダボアの全周にわたりウォータジ
ャケットの開口部が形成されているオープンデッキ型の
シリンダブロックに対し、シリンダボア内面の研削加工
を行う際の変形を防止することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、第１に、ウォータジャケットがシリン
ダボアの全周にわたり上面に開口するオープンデッキ型
のシリンダブロックに、シリンダボアの径方向の変形を
抑える変形防止部材を装着した状態で、シリンダボア内
面を研削加工する方法としてある。

【００１０】第２に、第１の方法において、ウォータジ
ャケットの上面の開口部から変形防止部材を挿入した状
態で、シリンダボア内面を研削加工する方法としてあ
る。

【００１１】第３に、第１の方法において、シリンダボ
ア上端の開口周縁に形成された面取部のほぼ全周に押え
リングを接触させた状態で、シリンダボア内面を研削加
工する方法としてある。

【００１２】第４に、第２または第３の方法において、
変形防止部材に歪検出手段を設け、この歪検出手段の検
出値に基づきシリンダボア内面を研削加工するホーニン
グ砥石のシリンダボア内面への押付加工圧力を制御する
方法としてある。

【００１３】第５に、ウォータジャケットがシリンダボ
アの全周にわたり上面に開口するオープンデッキ型のシ
リンダブロックの上面にセットされ、シリンダボア内面
を研削加工する際にシリンダボアの変形を抑える変形防
止部材を備えたシリンダボアの変形防止装置としてあ
る。

【００１４】第６に、第５の構成において、シリンダボ
アよりやや大径でシリンダボアに整合する貫通孔を備え
た装置本体と、この装置本体に設けられ、シリンダブロ
ックの上面に開口するウォータジャケットに挿入される
変形防止部材とから構成してある。

【００１５】第７に、第５の構成において、シリンダボ
アよりやや大径でシリンダボアに整合する貫通孔と、こ
の貫通孔の周縁にシリンダボア上端の開口周縁の面取部
のほぼ全周に接触して挿入される突起とを有する押えリ
ングで構成してある。

【００１６】第８に、第６または第７の構成において、
変形防止部材または押えリングに設けた歪検出手段と、
シリンダボア内面を研削加工するホーニング砥石のシリ
ンダボア内面への押付加工圧力を変化させる押付圧力可
変手段と、前記歪検出手段の検出値に基づいて前記押付
圧力可変手段を制御する制御手段とを有する構成として
ある。

【００１７】

【作用】第１の方法または第５の構成によれば、変形防
止部材をシリンダブロックに装着した状態でシリンダボ
ア内面を研削加工することで、シリンダボアの変形を抑
えつつ研削加工が可能となる。

【００１８】第２の方法または第６の構成によれば、ウ
ォータジャケットの上面の開口部から変形防止部材を挿
入した状態で、シリンダボア内面を研削加工すること
で、シリンダボアの変形を抑えつつ研削加工が可能とな
る。

【００１９】第３の方法または第７の構成によれば、押
さえリングを、シリンダボア上端の開口周縁の面取部の
ほぼ全周に接触して挿入し、この状態でシリンダボア内
面を研削加工することで、シリンダボアの変形を抑えつ
つ研削加工が可能となる。

【００２０】第４の方法または第８の構成によれば、変
形防止部材に設けた歪検出手段の検出値、つまりシリン
ダボアの変形量に応じて、シリンダボア内面を研削加工
するホーニング砥石のシリンダボア内面への押付加工圧
力を制御することで、シリンダボアの変形をより抑制し
ながらの研削加工が可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【００２２】図１は、この発明の第１実施例に係わるシ
リンダブロックのシリンダボア内面に対してホーニング
加工を行う状態を示す断面図である。このシリンダブロ
ック５は、前述した図６におけるものと同様にオープン
デッキ型である。つまり、シリンダボア７の周囲に形成
されるウォータジャケット９は、シリンダヘッドが接合
される上面にてシリンダボア７の全周にわたり開口部９
ａが形成されている。

【００２３】上記シリンダブロック５の上面には、シリ
ンダボア７の内面を研削加工（ここではホーニング加
工）する際に、シリンダボア７の変形を抑える変形防止
装置１１がセットされている。変形防止装置１１は、装
置本体１３の中央に、シリンダボア７の内径よりやや大
径でシリンダボア７に整合する貫通孔１５を備え、この
貫通孔１５の近傍の装置本体１３内には、円周方向に複
数の変形防止部材としてのオグジャリーピン１７が配置
されている。

【００２４】オグジャリーピン１７は、ウォータジャケ
ット９に挿入される挿入部１７ａと、挿入部１７ａの上
端に形成されるフランジ部１７ｂと、フランジ部１７ｂ
の上部に形成される基部１７ｃとから構成されている。
基部１７ｃの上端付近には図中で左右方向に向けて貫通
するロック孔１７ｄが形成されている。挿入部１７ａ
は、断面が矩形状を呈し、シリンダボア７の直径方向の
厚さ寸法が、ウォータジャケット９の開口部９ａの同方
向寸法より若干小さいものとなっている。

【００２５】装置本体１３は、シリンダブロック５上に
位置する第１アッパプレート１９と、第１アッパプレー
ト１９の上面に装着される第２アッパプレート２１とか
ら構成され、これら各アッパプレート１９，２１に前記
オグジャリーピン１７が挿入される挿入孔２３，２５が
それぞれ形成されている。挿入孔２３は、挿入孔２５に
連通し挿入孔２５より大径でフランジ部１７ｂとほぼ同
径の大径部２３ａと、大径部２３ａの下部に形成され挿
入部１７ａが上下方向に摺動する摺動部２３ｂとから構
成されている。第２アッパプレート２１の挿入孔２５周
囲の下面とフランジ部１７ｂとの間の大径部２３ａ内に
は、オグジャリーピン１７をシリンダブロック５側に付
勢するコイルスプリング２７が設けられている。

【００２６】第２アッパプレート２１内には、オグジャ
リーピン１７がコイルスプリング２７によって付勢され
てウォータジャケット９内に挿入された状態で固定する
ためのロック機構２９が配置されている。ロック機構２
９は、油圧ロックシリンダ３１を備え、油圧ロックシリ
ンダ３１内に設けられたピストン３３のピストンロッド
３５の先端に作用ピストン３７が設けられ、さらに作用
ピストン３７の先端には先端側が上方位置となるよう傾
斜しているロックピン３８が設けられている。

【００２７】油圧ロックシリンダ３１と挿入孔２５との
間には、作用ピストン３７が摺動する摺動孔３９と、摺
動孔３９に連続して設けられロックピン３８が移動する
移動孔４０とがそれぞれ形成されている。この移動孔４
０は、作用ピストン３７によって油圧シリンダ３３側と
は密閉された状態となっている。ロックピン３８は、ピ
ストン３３の図中で右方向への移動に伴ってオグジャリ
ーピン１７のロック孔１７ｄに挿入され、これによりオ
グジャリーピン１７はフランジ部１７ｂが大径部２３の
底面に接触する最下端位置から若干上昇した図１に示す
位置で固定される。

【００２８】変形防止装置１１の上方には、シリンダボ
ア７の内面をホーニング加工するためのホーニングヘッ
ド４１が配置されている。ホーニングヘッド４１は、本
体４３内に上下動可能に挿入される二つのテーパコーン
４５と、テーパコーン４５の下降によってシリンダボア
７の内面に向けて押付けられ円周方向に複数配置された
シュー４７と、シュー４７の外周面に装着されシリンダ
ボア７の内面を研削加工する図中で上下方向に長い直方
体状の砥石４９とを備えている。

【００２９】ホーニングヘッド４１は、テーパコーン４
５及びシュー４７によって砥石４９がシリンダボア７の
内面に所定の押付圧力（拡張圧）で押付けられた状態
で、全体として図示しない上下シリンダ及びモータを駆
動源として上下動すると同時に回転しながらホーニング
加工を行う。

【００３０】また、ホーニングヘッド４１の本体４３に
は、上下方向に延長される２本のエア通路５１が形成さ
れ、エア通路５１は下部側がシリンダボア７の内面に対
向して開口するエアノズル５３を構成し、上部側が上面
に開口して図示しないエアマイクロメータに接続されて
いる。エアマイクロメータは、エアノズル５３からシリ
ンダボア７の内面にエアを吹き付けることにより、その
ときの背圧が電気信号に変換され、背圧に応じたシリン
ダボア７の所定の加工寸法が算出される。

【００３１】一方、前記変形防止装置１１の上部には、
二つのマスターリング５５が固定プレート５７によって
第２アッパプレート２１の上面に装着されている。二つ
のマスターリング５５は、ホーニング加工によるシリン
ダボア７の内径の加工狙い孔径の上限値及び下限値とそ
れぞれ同じ径を有しており、ホーニング加工に先立ち、
前述したエアマイクロメータからのエア圧力を受けて、
シリンダボア７内径の上限値及び下限値の範囲を設定す
る。

【００３２】上記シリンダブロック５におけるシリンダ
ボア７の内面をホーニング加工する際には、まずシリン
ダブロック５が図示しない加工テーブル上に搬入されて
位置決めされた後、所望のクランプ機構によってクラン
プされる。次に、変形防止装置１１をマスターリング５
５及び固定プレート５７とともに下降させ、シリンダブ
ロック５上にセットする。このとき、油圧ロックシリン
ダ３１のピストン３３は図中で左側に位置しており、し
たがってロックピン３８はオグジャリーピン１７のロッ
ク孔１７ｄに挿入されておらず、オグジャリーピン１７
はコイルスプリング２７により押圧されて最下端、つま
りフランジ部１７ｂが挿入孔２３の底部に接触した状態
となる。

【００３３】変形防止装置１１の下降動作に伴ってオグ
ジャリーピン１７の挿入部１７ａがウォータジャケット
９の開口部９ａに入り込む。挿入部１７ａが開口部９ａ
に入り込む際に、オグジャリーピン１７は、ロック機構
２９によってロックされていないので、先端がシリンダ
ブロック５の上面の開口部９ａ周縁などに例え当接して
も、コイルスプリング２７が撓むことによって内部に引
っ込むので挿入動作は円滑に行われる。このとき、オグ
ジャリーピン１７は、図２に示すように一つのシリンダ
ボア７に対して円周方向ほぼ等間隔に四つ配置されるも
のとする。

【００３４】変形防止装置１１がシリンダブロック５上
にセットされ、オグジャリーピン１７の挿入部１７ａが
ウォータジャケット９の開口部９ａに入り込んだら、油
圧ロックシリンダ３１のピストン３３を図１中で右方向
に移動させ、ロックピン３８をロック孔１７ｄに挿入す
る。このときロックピン３８は上面がロック孔１７ｄの
上部内壁に摺接しつつオグジャリーピン１７をコイルス
プリング２７に抗して図１に示す位置まで押上げ、この
状態でオグジャリーピン１７は固定されることになる。

【００３５】オグジャリーピン１７がロック機構２９に
よって固定されたら、シリンダボア７の内面に対するホ
ーニング加工を行う。ホーニング加工に先立ち、ホーニ
ングヘッド４１をエアノズル５３がマスターリング５５
と整合する位置まで下降させ、この状態で前述した図示
しないエアマイクロメータからのエア圧力をエアノズル
５３を経てマスターリング５５が受けることで、シリン
ダボア７の内径の上限値及び下限値の範囲が設定され
る。

【００３６】その後、ホーニングヘッド４１をさらに下
降させてシリンダブロック５のシリンダボア７内に挿入
して加工を行う。この加工時には、ホーニングヘッド４
１を回転させつつ上下動させ、さらにテーパコーン４５
及びシュー４７による砥石４９のシリンダボア７内面へ
の押付圧力を制御し、これによってシリンダボア５の内
面は全体として平滑かつ精密に仕上げられる。

【００３７】上記のようなホーニング加工にあたり、シ
リンダボア７の内面が砥石４９により所定の押付圧力を
受けるが、シリンダボア７の全周に形成されているウォ
ータジャケット９の開口部９ａには周囲４箇所にオグジ
ャリーピン１７が挿入されているので、このオグジャリ
ーピン１７が前記押付圧力に対抗してシリンダボア７の
特に剛性の低い部位の広がり変形を抑制する。この結
果、シリンダボア７の内面に対する砥石４９による押付
圧力は、剛性の高低に拘らず全体として均一化し、加工
量も均一化されて楕円に形成されることなく所望のほぼ
真円に仕上げることが可能となる。

【００３８】図３は、この発明の第２実施例を示す要部
の断面図である。この実施例は、前記図１の第１実施例
に対し、オグジャリーピン１７の挿入部１７ａの側部に
歪検出手段としての歪ゲージ５９を装着し、この歪ゲー
ジ５９の検出値、つまりシリンダボア７の加工時におけ
るオグジャリーピン１７の変形量に応じて、砥石４９に
よるシリンダボア７の内面への押付加工圧力を制御する
ようにしたものである。

【００３９】この場合、歪ゲージ５９の検出値がマイク
ロコンピュータなどからなる制御手段としての制御回路
６１に入力され、制御回路６１はこの入力値に応じて前
記図１に示したテーパコーン４５を上下動させる押付圧
力可変手段を構成する油圧ポンプや油圧シリンダなどの
油圧系６３を制御する。具体的には、歪量にある一定の
しきい値をあらかじめ設定しておき、加工時における実
際のオグジャリーピン１７の歪量が前記しきい値以上と
なったときに、テーパコーン４５を上昇させて砥石４９
による押付圧力を低下させる。これにより、シリンダボ
ア７の変形をより抑制しながらの研削加工が可能とな
る。

【００４０】図４及び図５は、この発明の第３実施例を
示している。この実施例は、変形防止部材として前記図
１に示したオグジャリーピン１７に代えて、押えリング
６５を使用している。押えリング６５は、シリンダボア
７に整合しシリンダボア７の内径より若干大きい内径を
有する貫通孔６５ａが形成され、この貫通孔６５ａの内
面に沿って下方に突出する環状突起６５ｂが形成されて
いる。環状突起６５ｂは外側の面が傾斜面となってシリ
ンダボア７上端の開口周縁の面取部７ａのほぼ全周に接
触して挿入される。

【００４１】上記したような押えリング６５をシリンダ
ブロック５の上面にセットした状態で、シリンダボア７
の内面をホーニング加工すると、シリンダボア７の上端
の開口周縁の面取部７ａが全周にわたり押えリング６５
の突起６５ｂにより押えられているので、加工時にシリ
ンダボア７の特に剛性の低い部位が砥石４９から押付圧
力を受け外方に広がる方向に力を受けても、この部位と
反対側にて押えリング６５が内方への倒れ込みを防止
し、これによって剛性の低い部位の広がり変形が抑制さ
れて全体としてシリンダボア７の変形が防止される。

【００４２】なお、前述した各実施例では、シリンダボ
ア７の内面に対してホーニング加工を行う際に、シリン
ダボア７の変形を防止する例を示しているが、ホーニン
グ加工と併せてその前の例えばボアファインボーリング
加工の際にも、この発明の変形防止部材を装着すれば、
さらに加工精度が向上する。

【００４３】

【発明の効果】以上説明してきたように、第１，第２，
第３、第５，第６または第７の発明によれば、変形防止
部材または押えリングをオープンデッキ型シリンダブロ
ックの上面にセットする構成としたので、シリンダボア
内面の研削加工の際に、シリンダボアの変形を抑えるこ
とができる。

【００４４】第４または第８の発明によれば、変形防止
部材または押えリングに設けた歪検出手段の検出値に応
じて、シリンダボア内面を研削加工するホーニング砥石
のシリンダボア内面への押付加工圧力を制御するように
したので、シリンダボア内面の研削加工の際に、シリン
ダボアの変形をより一層抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係わるシリンダブロッ
クのシリンダボア内面に対してホーニング加工を行う状
態を示す変形防止装置を中心とした断面図である。

【図２】図１の変形防止装置におけるオグジャリーピン
のシリンダブロックへの配置を示すシリンダブロック平
面図である。

【図３】この発明の第２実施例による変形防止装置にお
けるオグジャリーピンのシリンダブロックへのセット状
態を示す断面図である。

【図４】この発明の第３実施例による変形防止装置にお
ける押えリングのシリンダブロックへのセット状態を示
す断面図である。

【図５】図４の押えリングがセットされた状態のシリン
ダブロック平面図である。

【図６】オープンデッキ型シリンダブロックの平面図で
ある。

【図７】シリンダボアの変形状態を示す説明図である。

【符号の説明】

５ シリンダブロック ７ シリンダボア ７ａ 面取部 ９ ウォータジャケット ９ａ 開口部 １１ 変形防止装置 １３ 装置本体 １５ 貫通孔 １７ オグジャリーピン（変形防止部材） ４９ 砥石 ５９ 歪ゲージ（歪検出手段） ６１ 制御回路（制御手段） ６３ 油圧系（押付圧力可変手段） ６５ 押えリング ６５ａ 貫通孔 ６５ｂ 環状突起

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウォータジャケットがシリンダボアの全
   周にわたり上面に開口するオープンデッキ型のシリンダ
   ブロックに、シリンダボアの径方向の変形を抑える変形
   防止部材を装着した状態で、シリンダボア内面を研削加
   工することを特徴とするシリンダボアの加工方法。
2. 【請求項２】 ウォータジャケットの上面の開口部から
   変形防止部材を挿入した状態で、シリンダボア内面を研
   削加工することを特徴とする請求項１記載のシリンダボ
   アの加工方法。
3. 【請求項３】 シリンダボア上端の開口周縁に形成され
   た面取部のほぼ全周に変形防止部材を接触させた状態
   で、シリンダボア内面を研削加工することを特徴とする
   請求項１記載のシリンダボアの加工方法。
4. 【請求項４】 変形防止部材に歪検出手段を設け、この
   歪検出手段の検出値に基づきシリンダボア内面を研削加
   工するホーニング砥石のシリンダボア内面への押付加工
   圧力を制御することを特徴とする請求項２または３記載
   のシリンダボアの加工方法。
5. 【請求項５】 ウォータジャケットがシリンダボアの全
   周にわたり上面に開口するオープンデッキ型のシリンダ
   ブロックの上面にセットされ、シリンダボア内面を研削
   加工する際にシリンダボアの変形を抑える変形防止部材
   を備えたことを特徴とするシリンダボアの変形防止装
   置。
6. 【請求項６】 シリンダボアよりやや大径でシリンダボ
   アに整合する貫通孔を備えた装置本体と、この装置本体
   に設けられ、シリンダブロックの上面に開口するウォー
   タジャケットに挿入される変形防止部材とから構成され
   ることを特徴とする請求項５記載のシリンダボアの変形
   防止装置。
7. 【請求項７】 シリンダボアよりやや大径でシリンダボ
   アに整合する貫通孔と、この貫通孔の周縁にシリンダボ
   ア上端の開口周縁の面取部のほぼ全周に接触して挿入さ
   れる突起とを有する押えリングで構成したことを特徴と
   する請求項５記載のシリンダボアの変形防止装置。
8. 【請求項８】 変形防止部材または押えリングに設けた
   歪検出手段と、シリンダボア内面を研削加工するホーニ
   ング砥石のシリンダボア内面への押付加工圧力を変化さ
   せる押付圧力可変手段と、前記歪検出手段の検出値に基
   づいて前記押付圧力可変手段を制御する制御手段とを有
   することを特徴とする請求項６または７記載のシリンダ
   ボアの変形防止装置。