WO2008044719A1

WO2008044719A1 - Gabarit et procédé permettant de traiter un bloc-cylindre

Info

Publication number: WO2008044719A1
Application number: PCT/JP2007/069794
Authority: WO
Inventors: Tomoyuki Shinkai; Takahiro Harada; Kazuhiro Asayama; Kazuki Watanabe
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2008-04-17
Also published as: US20100072687A1; US8033534B2; JP4518059B2; EP2072184A4; EP2072184A1; CN101522369A; JP2008095547A; CN101522369B; EP2072184B1

Description

明細書シリンダブ口ックの加工用治具及び加工方法漏分野

本発明は、シリンダブロックにおけるシリンダポアの仕上げ加工に際して用いられるシリンダブロックの加工用治具（いわゆるダミーヘッド）及びシリンダブロックの加工方法に関する。背景漏

従来、シリンダブロックにおけるシリンダポアの仕上げ加工に際し、その加工用治具としていわゆるダミ一ヘッドが用いられている。具体的には次のとおりである。すなわち、シリンダブロックのシリンダポアに対しては、所定の真円度を出すためにホーニング加工等の仕上げ加工が行われる。かかるシリンダポアに対する仕上げ加ェの後、シリンダブロックにシリンダへッドが組み付けられる。シリンダブロックに対するシリンダヘッドの組付けに際しては、ポルト等の締結具（ヘッドポルト）が用いられる。つまり、ヘッドポルトが、シリンダヘッドを貫通するとともにシリンダブロックに設けられるポルト穴に螺揷されることにより、シリンダへッドがシリンダブロックに対して締結固定される。このへッドボルトによつてシリンダブ口ックに作用する締付け力（締結力）は、シリンダブロックに変形を生じさせ、シリンダポアの変形（ポア変形)、つまりシリンダポアの真円度の低下につながる。

そこで、シリンダポアの仕上げ加工に際し、シリンダヘッドが組み付けられた状態で作用する締付け力と同等の締付け力をシリンダブロックに作用させるため、加工用治具としてシリンダポアに対する仕上げ加工を許容する貫通孔を備えるダミーへッドが用いられる。

つまり、実際の製品として組み付けられるシリンダへッドとは異なる加工用治具としてのダミーヘッドが、ポルト等の締結具（例えばヘッドポルト）によってシリンダへッドと同様にしてシリンダブ口ックに組み付けられることにより、シリンダブ口ックが、シリンダヘッドが組み付けられた状態と同様の状態とされる。かかる状態のシリンダブ口ックに対し、そのシリンダポアに対する仕上げ加工が行われる。

これにより、シリンダブ口ックに対して規定の締付け力が付与された状態、つまりシリンダポアに対して締付け力による変形が付与された状態でシリンダポアに対する仕上げ加工が行われ、その仕上げ加工後にシリンダヘッドが且み付けられる。結果として、シリンダへッド組付け時の締付け力によって生じるボア変形が防止される。こうしたダミーへッドを用いたシリンダブ口ックにおけるシリンダポアの仕上げ加ェに関し、例えば次のような技術が開示されている。

日本特開 2 0 0 4— 2 4 3 5 1 4号公報においては、ダミーへッドにおける、シリ

シリンダブ口ックに向けて突出するビ一ド部が設けられるとともに、このビード部の外周側に凹部が設けられる構成が開示されている。力、かる構成において、ダミーヘッドがシリンダブロックにポルト締結によって取り付けられる際に、ダミーへッドが前記ビ一ド部及び凹部の作用で弹性変形することで、その取付時の力が吸収される。これにより、ガスケット等を用いることなくシリンダポアの変形を容易に得ることができ、シリンダポアの仕上げ加工を低コストで高精度に行うことができる。このような内容が、前記公報に記載されている。

また、日本 '持開 2 0 0 0— 5 2 2 2 8号公報においては、ダミ一へッドのシリンダブロックとの合わせ面に一体的に取り付けられるシムの形状が工夫されること等が行われている。こうしたシムの形状が工夫されること等により、ダミーへッドがシリンダブロックに組み付けられたときの変形と、シリンダヘッドがシリンダブロックに組み付けられたときの変形とがより近い状態とされ、シリンダへッドが組み付けられたときのシリンダポアの精度の向上が図られている。

ところで、シリンダプロックにおけるポア変形に関しては、前述したようなシリンダへッドの組付けにともなう締付け力によって生じる変形に加え、そのシリンダブ口ックが用いられて構成されるエンジンの実働時における熱膨張や熱歪み等の熱負荷 (熱応力）によって生じる変形がある。言い換えると、エンジンの実働時におけるポァ変形は、シリンダヘッドの組付け時に発生するもの（以下「組付け変形」という。）と、エンジンの実働時の熱負荷によって発生するもの（以下「熱変形」という。）とに分けられる。

しかし、前記二つの公報に開示されている技術は、いずれも、シリンダブロックにガスケットを介してシリンダヘッドを「組み付けた」際におけるシリンダポアの真円度向上のための構成についてのもの、つまりポア変形のうち組付け変形のみに着目したものであり、熱変形を含むエンジン実働時のポア変形を体現することができない。この点、ダミーへッドがポルト締結によってシリンダブロックに組み付けられる際、ポルトによる締付け力が大きくされることで、実際のシリンダへッドが ¾み付けられることで通常生じるポア荷重以上のポア荷重が作用することにより、ポア変形について熱変形に近い変形が生じ得ると考えられる。つまり、ポア変形のうちの熱変形は、実際のシリンダへッド組付け時の組付け変形に比べて変形規模そのものが大きいため、ポルトによる締付け力が大きくされてポア荷重が大きくされることで、ダミ一へッドが組み付けられることによるポア変形が、熱変形を含むエンジン実働時のポア変形に近付くことができると考えられる。

しかし、前記二つの公報に開示されているダミーヘッドは、いずれもダミーヘッド自体が積極的に弾性変形を起こす構造となっている。このため、ダミ一へッドが組み付けられる際のポルト締結によるポルト軸力が、効率的にポア荷重として作用するようにすることが ¾しい。

また、ポルトによる締付け力が必要以上に大きくされることにより、ポルト締結部におけるシリンダブロックの雌ねじ部分（ポルト穴）が損傷するおそれがある。

そこで、本発明は、ダミーヘッドを組み付ける際のボルト締結によるポルト軸力を、効率的にボア荷重として作用させることができ、ダミ一へッドを組み付けることで、熱変形を含むエンジン実働時のポア変形を体現することが可能となり、エンジン実働時におけるシリンダポアの真円度向上を図ることができるシリンダブ口ックの加工用治具及び加工方法を提供することを目的とする。発明の開示

本発明の解決しょうとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、本発明のシリンダブロックの加工用治具においては、シリンダブロックが有するシリンダポアに対する仕上げ加工に際し、シリンダブロックのシリンダへッド取付面にポルト締結によって組み付けられることにより、前記シリンダポアを変形させるダミ一へッド本体を備えるシリンダブ口ックの加工用治具であつて、前記ダミ一へ、 J、ド本体のシリンダブロックに対する取付面側に、前記シリンダへッド取付面における前記シリンダボアの周縁部に接触する接触面を有する突起を設け、少なくとも前記ダミーへッド本体を、シリンダブロックよりも岡 I胜の高い構成としたものである。このことによって、加工用治具をシリンダブロックに組み付ける際のポルト締結によるポルト軸力を、効率的にポア荷重として作用させることができる。これにより、加工用治具をシリンダブロックに組み付けることで、熱変形を含むエンジン実働時のポア変形を体現することが可能となる。

また、本発明のシリンダブロックの加工用治具においては、前記突起は、前記觀面を介して前記シリンダポアの周縁部に対して全面的に翻虫するものである。

このことによって、加工用治具をシリンダブロックに組み付けることによってェンジン実働時のポア変形を体現させるためにシリンダポアの周縁部（ポア周縁部）に作用させるポア荷重が増加することによつても、ポア周縁部において局所的な高面圧部分が生じることを防止することができる。これにより、ポア周縁部にかることを防止することができる。

また、本発明のシリンダブロックの加工用治具においては、前記突起は、前記纖面に対して前記シリンダポアの径方向にくびれた部分でありそのくびれた部分の寸法の調整により該突起の剛性が調整されるくびれ部を有するものである。

このことによって、シリンダブロックに組み付けることでポア周縁部に作用させるポア荷重に分布を持たせることができ、そのポア荷重を成行きではなく意図的にコントロールすることが可能となる。これにより、シリンダブ口ックに組み付けることにより生じさせるポア変形を、熱変形を含むエンジン実働時のポア変形により忠実に対応させることが可能となる。

また、本発明のシリンダブロックの加工用治具においては、前記突起を、前記ダミ一へッド本体に対して別部材として構成したものである。

このことによって、突起をダミーへッド本体に対して剛性の異なる材料で構成する

5 ことが可能となり、材料の面から突起の岡 II性を調ることが可能となる。

また、多数のシリンダブ口ックに対する加工に際してシリンダブ口ックに対する組付け及ぴ¾外しが繰り返されることで、突起の接触面に、ポア周縁部における IBSの原因となる、摩による表面の荒れ（凹凸）が生じた場合であっても、突起の部分を交換することが可能となる。

1100 本本発発明明ののシシリリンンダダブブ口口ッッククのの加加工工方方法法ににおおいいててはは、、

ッッドド取取付付面面にに、、ダダミミーーヘヘッッドド本本体体ををポポルルトト締締結結にによよっってて組組みみ付付けけるるここととにによよりり、、シシリリンンダダブブ口口ッッククがが有有すするるシシリリンンダダボボアアをを変変形形ささせせたた状状態態でで、、該該シシリリンンダダポポアアにに対対すするる仕仕上上げげ加加工工をを行行ううシシリリンンダダブブロロッッククのの加加工工方方法法ででああっってて、、前前記記ダダミミーーヘヘッッドド本本体体をを、、シシリリンンダダブブ口口ッッククよよりりもも岡岡 IIJJ性性のの高高いい構構成成ととしし、、前前記記シシリリンンダダへへッッドド取取付付面面とと、、前前記記ダダミミ 1155 ——へへッッドド本本体体ののシシリリンンダダブブ口口ッッククにに対対すするる取取付付面面ととのの間間にに、、前前記記シシリリンンダダへへッッドド取取付付面面ににおおけけるる前前記記シシリリンンダダポポアアのの周周縁縁部部にに接接触触すするる接接触触面面をを有有すするる突突起起部部材材をを介介在在ささせせるるももののででああるる。。

ここののここととにによよっってて、、ダダミミーーへへッッドド本本体体をを組組みみ付付けけるる際際ののポポルルトト締締結結にによよるるポポルルトト軸軸力力をを、、効効率率的的ににポポアア荷荷重重ととししてて作作用用ささせせるるここととががででききるる。。ここれれにによよりり、、ダダミミーーヘヘッッドド 2200 本本体体をを組組みみ付付けけるるここととでで、、熱熱変変形形をを含含むむエエンンジジンン実実働働時時ののポポアア変変形形をを体体現現すするるここととがが可可能能ととななるる。。

ままたた、、本本発発明明ののシシリリンンダダブブロロッッククのの加加工工方方法法ににおおいいててはは、、前前記記突突起起部部材材をを、、前前記記接接触面を介して前記シリンダポアの周縁部に対して全面的に接触させるものである。このことによって、ダミーへッド本体を組み付けることによってエンジン実働時のポア変形を体現させるためにシリンダポアの周縁部（ポア周縁部）に作用させるポア荷重が増加することによつても、ポア周縁部において局所的な高面圧部分が生じることを防止することができる。これにより、ポア周縁部に JHSが残ることを防止することができる。

また、本発明のシリンダブロックの加工方法においては、前記突起部材に、前記接触面に対して前記シリンダポアの径方向にくびれた部分となるくびれ部を設け、該くびれ部の寸法を調整することにより、該突起部材の剛性を調整するものである。このことによって、ダミーへッド本体をシリンダブ口ックに組み付けることでポア周縁部に作用させるボア荷重に分布を持たせることができ、そのポア荷重を成行きではなく意図的にコント口一ルすること力可能となる。これにより、ダミーヘッド本体を組み付けることにより生じさせるポア変形を、熱変形を含むエンジン実働時のポア変形により忠実に対応させること力河能となる。

また、本発明のシリンダブロックの加工方法においては、前記突起部材を、前記ダミーへッド本体と一体的に構成するものである。

このことによって、作業性の向上が図れ、加工工程の自動化を図るうえでもコスト面や作業性の面で好適なものとなる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の一実施形態に係るダミーへッドのシリンダブロックに対する組付け状態を示す斜視図である。第 2図は、本発明の一実施形態に係るダミーへッドとシリンダブ口ックとの接合部を示す断面図である。

第 3図は、本発明の一実施形態に係るダミーへッドを示す斜視図である。

第 4図は、同じく長手方向側面図である。

第 5図は、同じく底面図である。

第 6図は、同じく短手方向側面図である。

第 7図は、本発明の一実施形態に係るダミーへッドとシリンダブ口ックとの接合部を示す §β分拡大断面図である。

第 8図は、くびれ部の寸法を変化させることによるポア変形の変化についてのシミュレーション結果を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明に係るシリンダブ口ックの加工方法は、第 1図及び第 2図に示すよう

（以下単に「へッド取付面」という。） 4に、ダミーへッド本体 1 0を備えるシリンダブロックの加工用治具としてのダミーへッド 1をポルト締結によって組み付けることにより、るシリンダポア 3を変形させた状態で、シリンダポア 3に対する仕上げ加工を行うものである。そして、ダミーへッド本体 1 0を、シリンダブ口ック 2よりも剛性の高い構成とし、へッド取付面 4と、ダミ一へッド本体 1 0のシリンダブ口ック 2に対する取付面 1 1 との間に、へッド取付面 4におけるシリンダポア 3の周縁部に接触する接触面 2 1を有する突起部材を介在させる。

本実施形態に係るダミーへッド 1の構成について、シリンダブ口ック 2の構成を含めて説明する。

第 1図及び第 2図に示すように、本発明に係るシリンダブ口ックの加工用治具としてのダミ一へッド 1は、シリンダブ口ック 2が有するシリンダポア 3に対する仕上げ加工に際し、シリンダブロック 2のへッド取付面 4にポルト締結によって組み付けられることにより、シリンダポア 3を変形させるダミーへッド本体 1 0を備える。なお、第 2図に示す断面図は、シリンダブロック 2の短手方向のシリンダポア 3直径近傍位置における断面図であってダミーへッド 1とシリンダブロック 2との接合部を示す。また、以下の説明においては、ダミーヘッド 1について、シリンダブロック 2に組み付けられる側を「下」とし、その反対側を「上」とする。

本実施形態に係るシリンダブ口ック 2は、自動車等に搭載される直列四気筒のェンジンを構成するものである。シリンダブロック 2は、一列に並んだ状態となる四個のシリンダポア 3を有する。シリンダポア 3は、ピストンを摺動可能に内装するものである。シリンダボア 3は、シリンダブ口ック 2においてシリンダへッドが組み付けられるシリンダへッド取付面 4に開口する。

第 2図に示すように、シリンダポア 3は、シリンダブロック 2において各シリンダポア 3に対応するように略筒状に形成されるシリンダ部 5の内周面側に、筒状のシリンダライナ 6が、錶ぐるみあるいは圧入等によって内装されることで形成される。つまり、シリンダライナ 6の内周面がシリンダポア 3を形成し、前記ピストンの摺動面となる。なお、本実施形態では、シリンダポア 3は、シリンダライナ 6が用いられて形成される構成であるが、シリンダブロック 2の構造体に対して直接形成される構成であってもよい。

シリンダブ口ック 2におけるシリンダポア 3の周囲（シリンダ部 5の外周側）には、ウォータジャケット 7が形成されている。ゥォ一タジャケット 7は、へッド取付面 4 側に開口する。つまり、本実施形態のシリンダブ口ック 2は、ウォー夕ジャケット 7 がへッド取付面 4側に開放されているオープンデッキ型の構造となっている。

第 3図〜第 6図にも示すように、ダミーへッド 1を構成するダミーへッド本体 1 0 は、全体として略矩形板状に形成され、その一側の板面（下面）がシリンダブロック 2に対する取付面 1 1となる。

ダミ一へッド本体 1 0は、ダミ一へッド 1がシリンダブ口ック 2に組み付けられた状態で各シリンダポア 3に対応する位置に、？し部 1 2を有する。？ L部 1 2は、シリンダポア 3に対する仕上げ加工を許容するための貫通孔となる。つまり、ダミーへッド 1がシリンダブ口ック 2に組み付けられた状態で、シリンダポア 3と孑し部 1 2とが連通した状態となり、この孔部 1 2を介してシリンダポア 3に対する仕上げ加工が行われる。

本実施形態では、前記のとおりシリンダブ口ック 2は一列に並ぶ四個のシリンダポァ 3を有する。このため、ダミーへッド本体 1 0は、それらのシリンダポア 3に対応する配置で四個の孔部 1 2を有する。

ダミーヘッド 1は、ボルト部材（締結具）としてのヘッドポルト 8が用いられてシリンダブ口ック 2にポルト締結により組み付けられる。へッドボルト 8は、ポルト揷通孔 1 3を介してダミ一へッド本体 1 0を貫通するとともに、シリンダブロック 2のヘッド取付面 4に設けられる雌ネジ部分となるポルト穴（図示略）に螺揷される。ポルト揷通孔 1 3は、ダミ一へッド本体 1 0において取付面 1 1に対して薩直方向に形成される。

ポルト揷通孔 1 3は、ダミーへッド本体 1 0において、シリンダブ口ック 2のへッド取付面 4に設けられるポルト穴に対応する位置に設けられる。本実施形態では、シリンダブ口ック 2のへッド取付面 4に設けられるポルト穴は、各シリンダポア 3の周囲において IH縛間隔で四個設けられるとともに、隣接するシリンダポア 3間においては二個のボルト穴が共用されて計十個設けられる。これらのボルト穴に対応するように、ダミーヘッド 1のポルト揷通孔 1 3が設けられる（第 3図等参照)。

また、ダミーヘッド本体 1 0の長手方向（？し部 1 2の直列方向）の両 βには、ダミーへッド 1のシリンダブロック 2に対する組付けの際における搬送等に用いられる取手部 1 4が設けられている。取手部 1 4は、ダミ一ヘッド本体 1 0の上面側（取付面 1 1側と反対側）において長手方向両側に突設される。取手部 1 4は、ダミーへッド本体 1 0の短手方向に長い長孔状の孔部 1 5を有する。

このような構成のダミーへッド本体 1 0を備えるダミーへッド 1が、シリンダブ口ック 2のシリンダボア 3の仕上げ加工に際し、へッドボルト 8が用いられてシリンダブロック 2に組み付けられる。これにより、シリンダブロック 2が、そのシリンダポァ 3に対して変形が付与された状態となる。

そして、ダミーヘッド 1においては、第 2図、第 4図〜第 6図に示すように、ダミ —へッド本体 1 0のシリンダブ口ック 2に対する取付面 1 1側に、へッド取付面 4におけるシリンダポア 3の周縁部に翻虫する接角虫面 2 1を有する突起 2 0が設けられている。

つまり、本実施形態においては、前記のとおりへッド取付面 4とダミ一へッド本体 1 0の取付面 1 1との間に介在する突起部材が、ダミーへッド本体 1 0に設けられる突起 2 0として、ダミーへッド本体 1 0と一体的に構成されている。

突起 2 0は、ダミ一ヘッド本体 1 0の取付面 1 1側において、各孔部 1 2の周縁部が略筒状に突出されるとともに、その略筒状の部分のうち隣り合う孔部 1 2に対 ji る部分が連続した（接続された）状態で形成されている。

突起 2 0の下面（シリンダブ口ック 2に対する取付け側面）が、へッド取付面 4におけるシリンダポア 3の周縁部（以下「ポア周縁部」とする。）に接触する接触面 2 1 となる。

突起 2 0が有する接触面 2 1は、前記のとおりポア周縁部に接触する。つまり、接触面 2 1の形状や大きさ（面積）は、ポア周縁部に対応して形成される。

'ここで、シリンダブロック 2におけるポア周縁部については、その範囲（接触面 2 1との撤虫範囲）や形状（接触面 2 1との接触部分の形状）等は特に限定されるものではない。ポア周縁部は、本実施形態では、ヘッド取付面 4においてシリンダポア 3 の開口端から向外側へ田^定距離まで広がつた部分であり、隣り合うシリンダボァ 3の間で連続する。したがって、ポア周縁部に翻虫する翻虫面 2 1の形状は、四つの環状部分が一列に連続した（接続された）形状となる（第 5図参照)。そして、本実施形態では、シリンダブロック 2のデッキ構造上、ポア周縁部はシリンダポア 3を形成するシリンダ部 5の上面（へッド取付面 4 』の面）部分となる。

なお、本実施形態では、突起 2 0及びその接触面 2 1は、直列配設される四つのシリンダポア 3に対して隣り合うシリンダポア 3に対応する部分間が連続する構成であるが、当該部分間が非連続な構成であってもよい。つまり、シリンダブロック 2におけるシリンダポア 3の配設間隔等によっては、突起 2 0及びその翻虫面 2 1が、各シリンダポア 3に対して（ダミーへッド本体 1 0の各孔部 1 2に対して）独立して（筒状に）設けられる構成であってもよい。

また、本実施形態に係るダミーヘッド 1においては、少なくともダミ一ヘッド本体 1 0が、シリンダブ口ック 2よりも岡 IJ性の高い構成とされている。つまり、ダミーへッド 1において少なくともダミーへッド本体 1 0が、シリンダブ口ック 2よりも剛性の高い構造体として構成される。

ダミーへッド本体 1 0がシリンダブ口ック 2よりも岡 lj性の高い構成とされるに際しては、ダミーヘッド本体 1 0カ、シリンダブロック 2よりも岡 lj性の高い材料により構成される。シリンダブ口ック 2よりも剛性の高い材料としては、シリンダブ口ック 2 を構成する材料よりもヤング率や岡 IJ性率等の弾性率が大きい材料等が用いられる。例えば、シリンダブロック 2の材料がアルミニゥム合金であるのに対し、ダミーへッド本体 1 0を構成する材料としては、纖等の鉄合金を含む鉄が用いられる。つまりこの場合、アルミニゥム製のシリンダブ口ック 2に対してダミ—へッド本体 1 0が鉄製となる。また、ダミーヘッド本体 1 0の板厚を厚くする等のように、その立体的形状の面（構造面）からも岡 IJ性が高められる。

つまり、ダミーへッド本体 1 0の剛性が、その材料面や構造面から高められることにより、ダミーへッド 1において少なくともダミーへッド本体 1 0が、シリンダブ口ック 2よりも岡 lj性の高い構成とされる。

このよう、ダミ一へッド 1においては、シリンダブロック 2のポア周縁部に接触する接触面 2 1を有する突起 2 0が設けられるとともに、ダミ一へッド本体 1 0が、シリンダブロック 2よりも岡 lj性の高い構成とされる。このことによって、ダミーへッド 1をシリンダブロック 2に組み付ける際のポルト締結によるポルト軸力を、効率的にポア荷重として作用させることができる。これにより、ダミーヘッド 1をシリンダプロック 2に組み付けることで、熱変形を含むエンジン実働時のポア変形を体現することが可能となる。すなわち、エンジン実働時のポア変形に含まれる熱変形は、シリンダヘッドの組付け時に発生する組付け変形に比べて変形規模が大きぐエンジン実働時の熱負荷によつて発生する変形である。このエンジン実働時のポア変形に含まれる熱変形を、シリンダポア 3の仕上げ加工に際して体現するためには、ダミーへッド 1をへッドポルト 8によってシリンダブ口ック 2に組み付けることによる限られた総荷重（ポルト軸カの総計）を、可能な限り効率的にシリンダポア 3を変形させるための荷重（ポア荷重）として作用させることが必要となる。

そこで、ダミ一へッド本体 1 0の剛性をシリンダブ口ック 2よりも高くすることで、ポルト締結によるダミーヘッド本体 1 0自体の変形量を極力抑えることができ、ポルト軸力がダミーへッド本体 1 0の弹性変形によって吸収されてしまうことが抑制される。さらに、ダミーへッド 1に突起 2 0を設け、このダミーへッド 1をシリンダブ口ック 2に対して組み付ける際に、前記突起 2 0の接触面 2 1をシリンダブロック 2のポア周縁部にのみ接触させることで、ポア荷重分担率（総荷重に対してポア周縁部にかかる荷重の割合）を 1 0 0 %にすることができる。

つまり、ダミーへッド本体 1 0の剛性を高めてそのボルト締結による変形量を減らすことで、へッドボルト 8によるポルト軸カを効率的にシリンダブ口ック 2側に伝達できる。したがって、ダミーへッド 1における少なくともダミーへッド本体 1 0の部分は、前記のとおりへッドポルト 8によるポルト軸力を効率的に伝達できるようにシリンダブ口ック 2よりも十分に高い岡 I胜を有する構成とされる。また、ダミーへッド 1における突起 2 0の接触面 2 1が翻虫するシリンダブ口ック 2側の面を、ボア周縁部に限定することで、ダミ一へッド 1を組み付けることによりシリンダブ口ック 2に力 ^かる総荷重を全てポア荷重として用いること力できる。このような構成を有するダミーへッド 1を用いることによるポア荷重の向上性については、次のとおりとなる。

ダミーへッド 1のシリンダブ口ック 2に対する組付け時のへッドボルト 8によるポルト軸力を、実際のシリンダへッド及びガスケットのシリンダブロック 2に対する組付け時（実ヘッド組付け時）のポルト軸力と同等とした場合、シリンダブロック 2に作用するポア荷重は、（1 /実ヘッド組付け時のポア荷重分担率）倍となる。

言い換えると、本発明に係るダミーへッド 1を用いることにより、ダミーへッド 1 を組み付ける際のポルト軸力を、実際のシリンダへッド及びガスケットを組み付けるためのポルト軸力よりも大きくすることなく、ダミ一へッド 1を組み付けることでシリンダブ口ック 2に作用するポア荷重を（ 1 Z実へッド組付け時のポア荷重分担率）倍に向上することが可能となる。

このように、シリンダブ口ック 2におけるシリンダボア 3の仕上げ加工に際し、通常のポルト軸力によってダミーへッド 1を組み付けることにより、熱変形を含むェンジン実働時のポア変形を体現することができる。このことから、シリンダブ口ック 2 のポルト穴（雌ねじ部分）の損傷のおそれをともなうことなく、エンジン実働時におけるシリンダポア 3の真円度向上を図ることができる。

これにより、シリンダポア 3におけるピストンの摺動にともなうフリクションを低減させることができ、シリンダブ口ック 2が用いられて構成されるエンジンについての燃費の向上等が期待できる。

すなわち、ピストンには、シリンダポア 3に対して摺接するピストンリングが装着される。このため、ポア変形に関し、真円からの歪みが大きいと、真円から大径に変形する部分（¾ί圣する部分）ではピストンリングによるシール性が低下し、浸出によるオイル消費やブローバイガスの増大を招くこととなる。こうした状況は、ピストンリングの張力（拡がろうとする力）を大きくし（高張力化し)、シリンダポアの大径に変化する部分でもピストンリングによる最低限の押付け力力雀保できるようにすることで避けることができる。しかし、ピストンリングの高張力化は、シリンダポア 3における全体的なフリクションの増大を招く。そこで、前記のとおり、シリンダポア 3 の真円度の向上を図ることができることにより、シリンダポア 3におけるピストンの摺動にともなうフリクションを低減させることができる。

ここで、ダミーヘッド 1に設けられる突起 2 0の接触面 2 1のポア周縁部に対する接触に関しては、部分的な劍虫あるいは全面的な接触が考えられる。

接触面 2 1のポア周縁部に対する接触を部分的なものとする場合、ポア周縁部に対して所望の部位にのみ局所的にポア荷重を作用させることができる。これにより、熱変形を含むエンジン実働時のポア変形のように、より複雑な変形に対応すること力河能となる。

その一方で、前述のようにダミーへッド 1を組み付けることによるポア周縁部に対するポア荷重の増カロにともない、ポア周縁部にダミーへッド 1を組み付けることによる JBSが残ることが懸念事項として挙げられる。ポア周縁部に残る JHSは、実際のシリンダへッド及びガスケットがシリンダブロック 2に組み付けられた際のシール [生の低下につながる。

こうしたポア周縁部に残るについては、シリンダポア 3の仕上げ加工後にポア周縁部の表面を加工することで対応できると考えられるが、これは加工工程の増加につながる。

そこで、ダミーヘッド 1においては、突起 2 0が、接触面 2 1を介してボア周縁部に対して全面的に接触することが好ましい。

すなわち、例えば、シリンダブロック 2においてポア周縁部（シリンダ部 5の上面部分）が同一平面状に形成される場合、これに対応して突起 2 0の接触面 2 1が同一平面状に形成される。そして、ダミーへッド 1がシリンダブ口ック 2に組み付けられた状態で、突起 2 0の接触面 2 1がポア周縁部に対して部分的ではなく全面で接触するように構成される。

このように、突起 2 0を、接触面 2 1を介してシリンダポア 3の周縁部に対して全面的に接 I虫させることにより、ダミ一へッド 1をシリンダブ口ック 2に組み付けることによってエンジン実働時のポア変形を体現させるためにポア周縁部に作用させるポァ荷重が増加することによっても、ポア周縁部において局所的な高面圧部分が生じることを防止することができる。これにより、ポア周縁部に MSが残ることを防止することができる。

また、第 2図、第 4図、第 6図及び第 7図に示すように、ダミーヘッド 1の突起 2 0は、接触面 2 1に対してシリンダポア 3の径方向にくびれた部分でありそのくびれた部分の寸法の調整により突起 2 0の岡 ij性が調整されるくびれ部 2 2を有する。くびれ部 2 2は、ダミーへッド本体 1 0の取付面 1 1における各孔部 1 2の周縁部が略筒状に突出する部分となる突起 2 0において、シリンダポア 3の径方向、つまりダミ一へッド 1がシリンダブ口ック 2に組み付けられた状態での孔部 1 2の径方向 (以下単に「径方向」ともいう。）に、接触面 2 1に対してくびれた部分となる。言い換えると、くびれ部 2 2は、ダミ一へッド本体 1 0の取付面 1 1と突起 2 0の接触面 2 1と間で前記のとおり略筒状に突出する突起 2 0において縮径された部分となる。なお、図示のように、本実施形態では、くびれ部 2 2のくびれ形状は、突起 2 0の突出方向に対して直線的な（突起 2 0の他の部分に対して段階的な）形状である。この点、くびれ部 2 2のくびれ形状は、くびれ部 2 2が突起 2 0の他の部分に対して滑らかに細くなるような（徐々に肉厚が薄くなるような）形状等であってもよい。また、本実施形態では、くびれ部 2 2は、突起 2 0においてその突出方向（上下方向）略中央部に設けられ、突起 2 0が第 2図等に示す断面視で、突起 2 0に外周溝が形成されることで横凹部の形状を有する。この点、くびれ部 2 2は、ダミーヘッド本体 1 0の取付面 1 1に対して直接的に設けられ、突起 2 0が前記と同様の断面視で L 字形状となる構成であってもよい。

さらに、本実施形態では、くびれ部 2 2は、その内側面が、突起 2 0の内周面とともにダミ一へッド本体 1 0の孔部 1 2を形成する壁面と同一面を形成するように設けられている。この点、くびれ部 2 2は、突起 2 0における向の中途部に設けられ、突起 2 0が前記と同様の断面視でェ字形状あるいは逆 T字形状となる構成であってもよい。

つまり、くびれ部 2 2についてシリンダポア 3の径方向にくびれた部分には、突起 2 0の外周側から肉薄とされる場合だけでなく、例えば内周溝が形成されること等により、突起 2 0の内周側から肉薄とされる場合も含まれる。

このように、ダミーへッド 1においては、突起 2 0に、接触面 2 1に対してシリンダポア 3の径方向にくびれた部分となるくびれ部 2 2が設けられている。

そして、くびれ部 2 2を有する突起 2 0について、くびれ部 2 2の寸法が調整されることにより、突起 2 0の岡 IJ性が調整される。

すなわち、くびれ部 2 2は、突起 2 0において他の部分に対して薄肉部分となり剛性が低い部分となる。そこで、前記くびれ部 2 2の寸法が調整されることにより、突起 2 0全体としての剛性が調整される。

具体的には、第 7図に示すように、くびれ部 2 2において調 ¾ "る寸法には、くびれ部 2 2における径方向の肉厚についての寸法である肉厚寸法 d 1と、くびれ部 2 2 における突起 2 0の突出方向の長さについての寸法である長さ寸法 d 2とが含まれる。これらくびれ部 2 2における肉厚寸法 d 1及び長さ寸法 d 2を含む寸法の調整が行われることにより、くびれ部 2 2を介して突起 2 0の岡 IJ性が調整される。

なお、第 7図は、第 2図に示す断面図と同様の方向及び位置における断面図であつてダミーへッド 1とシリンダブロック 2との接合部の径方向一側の拡大図を示す。そして、前記肉厚寸法 d 1及び長さ寸法 d 2を含むくびれ部 2 2の寸法が、突起 2 0の部位（ポア周縁部に対する接触面 2 1の接触部位）に応じて変化させられることで、突起 2 0の岡 IJ性が部分的に調整される。つまり、突起 2 0が、そのくびれ部 2 2 が部位に応じて異なる寸法を有する構成とされることで、突起 2 0が部分的に異なる剛性を有する構成とされる。

このように、突起 2 0にくびれ部 2 2を設け、このくびれ部 2 2の寸法を調 ¾fることにより、突起 2 0の岡 I胜を調 ¾ "る構成とすることで、ダミーヘッド 1をシリンダブ口ック 2に組み付けることでポア周縁部に作用させるポア荷重に分布を持たせることができ、そのポア荷重を成行きではなく意図的にコントロールすることが可能となる。

これにより、ダミーへッド 1をシリンダブ口ック 2に組み付けることにより生じさせるポア変形を、熱変形を含むエンジン実働時のボア変形により忠実に対応させることが可能となる。

すなわち、シリンダブロック 2におけるポア変形のうちエンジン実働時に生じる熱変形は、実ヘッド組付け時の組付け変形に比べて変形規模そのものが大きく、また実ヘッド組付け時に発生する荷重とは無関係の「熱応力」によって発生する。したがつて、エンジン実働時のボア変形は、シリンダブロック 2における冷却水の流れる位置や流量、あるいはシリンダポア 3間の間隔の大きさ等の影響を受け複雑となる。このため、ポア変形の熱変形を、ダミ一ヘッド 1を組み付けることによってより忠実に体現するためには、ダミーへッド 1とシリンダブ口ック 2のポア周縁部との翻虫部の面圧や、ダミーヘッド 1のせん断方向（？し部 1 2の径方向）の剛性を、部位に応じて異なるものにし、成行きではなく意図的にポア荷重（ポア周縁部に作用する荷重）をコント口一レすること力 S必要となる。

しかし、徹のダミーヘッドは、前記のような部位ごとに応じた面圧やせん断方向の剛性をコントロールできる構造的特徴を有しないため、熱変形を含むエンジン実働時のポア変形を体現することが困難であった。

そこで、前述のとおり、突起 2 0にくびれ部 2 2を設け、突起 2 0の岡 «性を部位ごとに変化させることで調整することにより、ポア周縁部における面圧等をコントロ一ルすることが可能となる。

突起 2 0においてくびれ部 2 2の寸法を部位ごとに変化させることについては、次のような態様が考えられる。

すなわち、例えば、エンジン実働時に比較的高温となって熱負荷が高くなり熱変形によるポア変形量が比較的多くなる中央部のシリンダポア 3、つまり直列四気筒のェンジンを構成する本実施形態のシリンダブ口ック 2においては中央二つのシリンダボァ 3に対応するポア周縁部に作用するポア荷重が大きくなるように、くびれ部 2 2の寸法を変化させる。つまりこの場合、シリンダブ口ック 2におけるシリンダボア 3ごとに、その対応する部分のくびれ部 2 2の寸法を変化させて異なるものとし、突起 2 0の剛性を調整する。

また、各シリンダポア 3のポア周縁部に作用するポア荷重を周方向で変ィ匕させるように、くびれ部 2 2の寸法を変化させることが考えられる。つまりこの場合、突起 2 0における各シリンダポア 3に対応する部分においてくびれ部 2 2の寸法を周方向に変化させて異なるものとし、突起 2 0の岡舰を調 ¾ "る。

突起 2 0においてくびれ部 2 2の寸法を変化させることによるポア変形の変化について、そのシミュレーション結果（簡易モデル）を示す第 8図を用いて説明する。本シミュレ一ションは、突起 2 0における各シリンダボア 3に対応する部分においてくびれ部 2 2の寸法を周方向で同一とした場合であって、くびれ部 2 2の肉厚寸法 d 1 (第 7図参照）の寸法を変化させた場合における、あるシリンダポア 3についてのポア変形の変化を示すものである。

第 8図において、上段の図、つまり第 8図（a) 〜（c ) は、第 7図に対応する部分の断面図であって、本実施形態のくびれ部 2 2の肉厚寸法 d 1の変化を示すものである。第 8図（a) 〜（c ) は、くびれ部 2 2の肉厚寸法 d 1を、それぞ、れ寸法値 L 1、 L 2、 L 3 (L KL 2 <L 3 ) とした場合を示す。

具体的には、第 8図（a) に示す肉厚寸法 d lの寸法値 L 1は、くびれ部 2 2が比較的肉薄（突起 2 0の他の部分の 1 Z4程度の肉厚）の場合である。また、第 8図（c ) に示す同寸法の寸法値 L 3は、くびれ部 2 2が比較的肉厚（突起 2 0の他の部分の 3 /4程度の肉厚）の場合である。また、第 8図（b) に示す同寸法の寸法値 L 2は、くびれ部 2 2が寸法値 L 1と寸法値 L 3の中間程度の肉厚（突起 2 0の他の部分の略半分の肉厚）の場合である。また、第 8図において、下段の図、つまり第 8図（A) 〜（C) は、それぞれ同図 ( a) 〜（ c ) に対応するダミ一へッド 1を組み付けた場合の、シリンダポア 3の内面（シリンダポア 3を形成する壁面）の変形を示すものであり、 CAE計算を用いた一例である。

5 つまり、第 8図（A) はくびれ部 2 2の肉厚寸法 d 1の値を寸法値 L 1とした^ のポア変形、同図（B) は同じく寸法値 L 2とした場合のポア変形、同図（C) は同じく寸法値 L 3とした場合のポア変形の CAE計算結果例を示す。なお、第 8図（A) 〜（C)の各図における上下は、シリンダポア 3の上下に対応する。また、第 8図（A) 〜（C)に示すポア変形は、説明の便宜のためその変形を誇張して示してある。また、 0 第 8図（A) 〜（C) における縞模様は、シリンダポア 3の内面の変位量を示すものであり、中央部から外側にかけてその変位量が多くなる。

第 8図（ a ) に示すように、くびれ部 2 2の肉厚寸法 d 1が寸法値 L 1の場合、ダミーへッド 1を組み付けることによるボア荷重が、シリンダブロック 2のポア周縁部における内側部分に局所的に作用することとなる。

L5 この場合、第 8図（A) に示すように、シリンダボア 3は、その上部が窄まるような変形（シリンダ部 5の上部が内側に倒れ込むような変形）をともなう（図中、点線部分参照)。また、シリンダポア 3の下部は外側に膨らむような変形をともなう。また、第 8図（b) に示すように、くびれ部 2 2の肉厚寸法 d 1が寸法値 L 2の場合、くびれ部 2 2の寸法が前述した寸法値 L 1の場合と比べて外側に大きくなる分、

!0 ポア周縁部においてポア荷重が作用する部分が外側に広がることとなる。

この場合、第 8図（B) に示すように、シリンダポア 3の上部の変形が、くびれ部 2 2の肉厚寸法 d lが寸法値 L 1の場合と比べて比較的緩やかとなる（図中、点線部分参照)。つまりこの場合、シリンダポア 3の上部の変形はわずかであって、シリンダポア 3は、その下部のみが前記の場合（第 8図（A) 参照）と同様に外側に膨らむような変形をともなう。

また、第 8図（ c ) に示すように、くびれ部 2 2の肉厚寸法 d 1が寸法値 L 3の場合、くびれ部 2 2の寸法が前述した寸法値 L 1の場合と比べて寸法値 L 2の場合よりもさらに外側に大きくなる分、ポア周縁部においてポア荷重が作用する部分がより外側に広がることとなる。

この場合、第 8図（C) に示すように、シリンダボア 3は、その上部が拡がるような変形（シリンダ部 5の上部が外側に倒れるような変形）をともなう（図中、点線部分参照)。また、シリンダポア 3の下部は、前記各場合（第 8図（A)、 (B)参照）と同様に外側に膨らむような変形をともなう。

これらのシミュレーション結果からわかるように、突起 2 0のくびれ部 2 2の寸法について少なくとも肉厚寸法 d 1が変化することにより、ダミ一へッド 1を組み付けることによるポア変形が変化する。つまり、くびれ部 2 2の肉厚寸法 d 1を変化させることにより、突起 2 0の 1¾性を調整することができ、成行きではなく意図的にポア荷重等をコントロールすることが可能となる。これにより、ダミ一へッド 1を組み付けることによるポア変形をコントロールすることが可能となる。

こうしたくびれ部 2 2の寸法を変化させることによるポア変形の変化に関し、特に、前述したシミュレーション結果のように、シリンダポア 3の上部の変形は、くびれ部 2 2の肉厚寸法 d 1を変化させることによる影響を受けやすい部分となる。具体的には、くびれ部 2 2の肉厚寸法 d 1を内側から外側に向けて大きくするほど、シリンダポア 3上部の変形を窄まる側の変形から広がる側の変形に調^ fることができる。また、シリンダポア 3の上部は、その上方に燃焼室が形成されることから比較的高温となる部分でありエンジン実働時において変形しやすい部分となる。

したがつて、くびれ部 2 2の肉厚寸法 d 1を調 ¾ "ることは、ダミ一へッド 1を組み付けることによるポア変形を、熱変形を含むエンジン実働時におけるポア変形に効果的に対応させることにつながる。

以上のように、本実施形態に係るダミ一へッド 1においては、シリンダブ口ック 2 のへッド取付面 4とダミーへッド本体 1 0の取付面 1 1との間に介在する突起部材としての突起 2 0は、ダミーへッド本体 1 0と一体的に構成されている。

具体的には、例えば、鎵造による一体成型や削り出し等により、ダミーヘッド 1におレて突起 2 0がダミ一へッド本体 1 0と一体的に構成される。

このように、シリンダブ口ック 2のへッド取付面 4とダミーへッド本体 1 0の取付面 1 1との間に介在させる突起部材を、ダミーへッド本体 1 0に対する突起 2 0として一体的に構成することにより、ダミーへッド 1を用いたシリンダポア 3の仕上げ加ェに際し、作業性の向上が図れ、加工工程の自動化を図るうえでもコスト面や作業性の面で好適なものとなる。

すなわち、例えば従来のようにダミーへッドとシリンダブ口ックのへッド取付面との間にガスケットが介装される構成の場合、ダミーへッドのへッド取付面に対する組付けに際しては、ヘッド取付面に対するガスケットの載置、及びその上からのダミーへッドの載置という手順を経ることとなる。

そこで、前記のとおり突起 2 0がダミーへッド本体 1 0と一体的であることにより、ダミーへッド 1が突起 2 0を含め一体の構造物となるので、ダミーへッド 1のへッド取付面 4に対する載置等の作業の簡匕が図れ作業性が向上する。また、突起 2 0がダミーへッド本体 1 0と一体的であることにより、ダミ一へッド 1の搬送やへッド取付面 4に対する載置が容易となり、シリンダブロック 2の加工ェ程の自動化に適したものとなる。

一方、ダミーへッド 1における突起 2 0は、ダミーへッド本体 1 0に対して別部材 5 とされる構成であってもよい。

この場合、例えば第 7図に示す二点鎖線が分離位置とされ、突起 2 0がダミーへッド本体 1 0に対して別部材により構成される。

なお、突起 2 0がダミーへッド本体 1 0に対して別部材により構成される場合であつても、別部材の突起 2 0がポルト等の締結具が用いられてダミーヘッド本体 1 0に 0 対して固着されること等により、前述したような突起 2 0のダミーへッド本体 1 0に対する一体的な構成が実現される。

このように、突起 2 0をダミーヘッド本体 1 0に対して別部材とすることにより、突起 2 0をダミーへッド本体 1 0に対して岡 11性の異なる材料で構成することが可能となり、材料の面から突起 2 0の岡胜を調ることが可能となる。

L5 また、突起 2 0をダミーへッド本体 1 0に対して別部材とすることにより、突起 2 0の部分を交換することが可能となる。これにより、ダミーへッド 1を用いた多数のシリンダブロック 2に対する加工に際してダミーへッド 1のシリンダブロック 2に対する組付け及び ¾^しが繰り返されることで、突起 2 0の接触面 2 1に、ポア周縁部における圧痕の原因となる、摩耗等による表面の荒れ（凹凸）が生じた場合であって !0 も、突起 2 0の部分を交換することでの対応が可能となる。

この点、突起 2 0がダミーへッド本体 1 0に対して铸造等により一体的に構成される場合であっても、突起 2 0の接触面 2 1の表面を剥くこと等により、その摩耗限界 (荒れ具合の限界）に対処することができる。

すなわち、突起 2 0において、その剛性に影響する部位、つまりポア変形に対して直接的に影響する部位はくびれ部 2 2である。このため、接触面 2 1が摩耗限界に達した際は、その表面に加工を施して接触面 2 1の表面を剥くにより、突起 2 0の作用によるポア変形に影響することなぐダミーヘッド 1の再度の使用が可能となる。以上の実施形態においては、ダミーへッド 1が用いられて行われる加工の対象としてのシリンダブ口ック 2は、オープンデッキ型の構造であるが、これに限定されず、いわゆるクローズドデッキ型の構造であってもよい。また、本発明は、シリンダブ口ック 2の材質や^ t法 (アルミダイカスト等)にとらわれることなく ¾1可能である。産業上の利用可能性

本発明に係るシリンダブロックの加工用治具及び加工方法は、ダミーへッドを組み付ける際のポルト締結によるポルト軸カを、効率的にポア荷重として作用させることができ、ダミーヘッドを組み付けることで、熱変形を含むエンジン実働時のポア変形を体現することが可能となり、エンジン実働時におけるシリンダポアの真円度向上を図ることができるので、産業上有用である。

Claims

請求の範囲

1 . シリンダブロックが有するシリンダポアに対する仕上げ加工に際し、シリンダブ口ックのシリンダへッド取付面にポルト締結によって組み付けられることにより、前記シリンダポアを変形させるダミ一へッド本体を備えるシリンダブロックの加ェ用治具であって、

前記ダミ一へッド本体のシリンダブ口ックに対する取付面側に、前記シリンダへッド取付面における前記シリンダポアの周縁部に接触する接触面を有する突起を設け、

少なくとも前記ダミ一へッド本体を、シリンダブ口ックよりも岡【胜の高い構成としたことを特徵とするシリンダブロックの加工用治具。

2. 前記突起は、前記接触面を介して前記シリンダポアの周縁部に対して全面的に接触することを特徴とする請求項 1に記載のシリンダブロックの加工用治具。

3. 前記突起は、前記接触面に対して前記シリンダポアの径方向にくびれた部分でありそのくびれた部分の寸法の調整により該突起の剛性が調整されるくびれ部を有することを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載のシリンダブ口ックの加工用治具。

4. 前記突起を、前記ダミーヘッド本体に対して別部材として構成したことを特徴とする請求項 1〜 3のいずれかの項に記載のシリンダブ口ックの加工用治具。

5. シリンダブロックのシリンダヘッド取付面に、ダミーヘッド本体をポルト締結によって組み付けることにより、シリンダブ口ックが有するシリンダポアを変形させた状態で、該シリンダポアに対する仕上げ加工を行うシリンダブロックの加工方法であって、

前記ダミーへッド本体を、シリンダブロックよりも岡 IJ性の高い構成とし、前記シリンダへッド取付面と、前記ダミーへッド本体のシリンダブロックに対する取付面との間に、前記シリンダへッド取付面における前記シリンダポアの周縁部に接触する接触面を有する突起部材を介在させることを特徴とするシリンダブ口ックの加工方法。

. 前記突起部材を、前記接触面を介して前記シリンダポアの周縁部に対して全面的に接触させることを特徴とする請求項 5に記載のシリンダブロックの加工方法。. 前記突起部材に、前記翻虫面に対して前記シリンダポアの径方向にくびれた部分となるくびれ部を設け、該くびれ部の寸法を調ることにより、該突起部材の剛性を調整することを特徴とする請求項 5または請求項 6に記載のシリンダブ口ックの加工方法。

. 前記突起部材を、前記ダミーヘッド本体と一体的に構成することを特徴とする請求項 5〜 7のいずれかの項に記載のシリンダブ口ックの加工方法。