WO2013080590A1 - シリンダブロックおよびその加工方法 - Google Patents

シリンダブロックおよびその加工方法 Download PDF

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WO2013080590A1
WO2013080590A1 PCT/JP2012/065140 JP2012065140W WO2013080590A1 WO 2013080590 A1 WO2013080590 A1 WO 2013080590A1 JP 2012065140 W JP2012065140 W JP 2012065140W WO 2013080590 A1 WO2013080590 A1 WO 2013080590A1
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WO
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bore
shape
head
cylinder block
hatch
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PCT/JP2012/065140
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English (en)
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Inventor
浩太郎 村岡
和也 児玉
美勇士 鈴木
Original Assignee
本田技研工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/02—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18—Other cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/006—Camshaft or pushrod housings
    • F02F2007/0063—Head bolts; Arrangements of cylinder head bolts

Definitions

  • the present invention relates to a cylinder block having a cylinder bore and a processing method thereof, and more particularly, to improvement of a hatching technology for forming a cylinder bore.
  • FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a specific example of a cylinder block 210 used in a four-cylinder engine
  • FIG. 2 is a side sectional view showing a state in which a cylinder head 220 is fastened to the cylinder block 210.
  • FIG. 1 only the bore 211 and the bolt hole 212 are shown.
  • a cross section perpendicular to the axial direction is referred to as a cross section
  • a cross section parallel to the axial direction is referred to as a side cross section (axial cross section).
  • the cylinder block 210 is made of, for example, an Al material, and four bores 211 are formed on the upper surface of the cylinder block 210, and ten bolt holes 212 are formed.
  • the bolt 230 is fastened to the bolt hole 212 of the cylinder block 210 through the bolt hole 221 of the cylinder head 220, whereby the cylinder head 220 is fixed to the upper surface of the cylinder block 210.
  • a gasket 240 is provided between the cylinder block 210 and the cylinder head 220.
  • a water jacket 251 is formed between the bore 211 and the bolt hole 212.
  • the bore 211 is configured by a sleeve 252 made of, for example, cast iron.
  • a hatch shape is formed on the inner surface of the sleeve 252 by honing, and the inner surface serves as a sliding surface.
  • the bore 211 may be constituted by the inner surface of the hole formed in the cylinder block 210 instead of providing the sleeve 252.
  • the inner peripheral surface 211A of the bore 211 is formed in a cylindrical shape by performing boring processing and honing processing, as shown in FIG.
  • the inner surface 211A of the bore 211 is deformed to become the inner surface 211B, as shown in FIG.
  • the upper end portion 213 of the inner peripheral surface 211A of the bore 211 is expanded in diameter, and the intermediate portion 214 is reduced in diameter to cause constriction. For this reason, when the piston is slid on the bore 211, the friction at the intermediate portion 214 becomes large.
  • the cross section of the processed shape of the bore is a non-circular shape, and when the cylinder head is actually fastened to the cylinder block, the processed shape of the bore is deformed and approaches a substantially perfect circular shape.
  • the side cross section of the processed shape of the bore needs to have a complicated uneven shape. For this reason, boring with a cutting tool is not easy, and it becomes difficult to form a hatch shape on the inner surface of the bore by honing, and as a result, existing equipment cannot be used.
  • an object of the present invention is to provide a cylinder block and a machining method for the same that can realize low-friction as well as a bore machining shape easily using existing equipment.
  • the applicant of the present invention for example, as disclosed in PCT / JP2011 / 061424, has a bore machining shape that compensates for the deformation of the bore when the cylinder head is fastened (the cross section of the inner surface is substantially the same).
  • the machining shape of the bore be obtained by honing.
  • the rotational speed of the head is adjusted according to the position in the axial direction of the head in the bore, for example, the axial section of the bore.
  • the bore is processed into a substantially truncated cone shape.
  • the rotation of the head when the head is located at the other end of the inner surface opposite to the one end.
  • a mode of setting lower than the number can be used.
  • FIG. 7 is a development view showing a part of the hatch shape of the inner surface of the bore formed according to the above aspect.
  • the hatch-shaped line is in the axial direction from the upper end portion toward the lower end portion. The angle formed with (the vertical direction in the figure) is increased. Since such a hatch shape is substantially parallel to the axial direction at the upper end of the bore, the lubricating oil tends to flow to the lower end during engine operation.
  • the present inventor conducted research on honing in order to achieve both the formation of a large taper shape and effective suppression of seizure, and as a result, the present invention was completed.
  • the cylinder block machining method of the present invention performs honing on the inner surface of the bore by rotating a head having a grindstone around the central axis on the inner surface of the bore.
  • the above relationship between the rotation speed and the polishing amount is used.
  • the surface pressure by the grindstone when the surface pressure by the grindstone is high, the amount of polishing is large, and when the surface pressure by the grindstone is low, the amount of polishing decreases, and the relationship between the surface pressure by the grindstone and the amount of polishing is used. To do.
  • the amount of polishing can be adjusted by controlling the number of rotations of the head or the surface pressure by the grindstone based on the relationship between the number of rotations of the head and the amount of polishing or the relationship between the surface pressure by the grindstone and the amount of polishing. .
  • the desired machining shape of the bore can be obtained by changing the rotational speed in accordance with the position in the central axis direction.
  • the cross section of the bore processing shape can be made into a substantially perfect circle, and the diameter of the substantially perfect circle can be changed along the central axis.
  • the cylinder head is fastened to the cylinder block having the bore having such a processed shape, the bore is deformed.
  • the processed shape of the bore is a shape that allows for the fastening deformation, the cylindricity of the bore when the cylinder head is fastened. Can be improved. Such an effect can be obtained by using existing equipment.
  • the hatching shape of at least a part of the inner surface of the bore is corrected to a predetermined shape by making the rotational speed of the head and the surface pressure by the grindstone constant.
  • the hatched shape in which the second step is performed is a regular shape. Accordingly, a desired shape can be obtained by appropriately setting the number of rotations of the head and the surface pressure by the grindstone, so that at least a part of the hatch shape of the inner surface of the bore is suitable for effective suppression of seizure. Can be formed in any shape. Such an effect can be obtained by utilizing existing equipment as in the first step.
  • the second step may be performed on the entire inner surface or a part of the inner surface. When the process is performed on a part of the inner surface, the processing marks formed in the first step remain in the other regions.
  • the hatch shape can be corrected using the existing equipment in the second step, and the hatch shape is thereby made the desired shape in the first step.
  • the first step there is no restriction on the rotational speed of the head and the surface pressure due to the grindstone, so that the machining shape of the bore can be changed to a shape including a large taper shape using existing equipment.
  • the cylinder block processing method of the present invention can use various configurations.
  • various shapes can be used as the hatch shape formed in the second step.
  • a hatch shape suitable for effective suppression of image sticking for example, a cross hatch can be used. In this case, it is preferable to set the crossing angle between the cross hatch lines within a range of 20 to 70 degrees, and more preferably within a range of 30 to 60 degrees.
  • a mode including a third step of performing plateau honing on the inner surface of the bore can be used.
  • plateau honing is performed on at least a part of the inner surface of the bore after the second step, whereby a flat portion can be formed on the surface.
  • a 3rd process may be performed to the whole inner surface like a 3rd process, and may be performed to a part of inner surface.
  • the cylinder block of the present invention is, for example, a cylinder block obtained by the cylinder block processing method of the present invention. That is, the cylinder block of the present invention has a bore formed on one surface and a cylinder block to which the cylinder head is fastened. The bore has a substantially circular cross section when the cylinder head is not fastened.
  • the present invention is characterized in that the diameter of the perfect circle shape has an inner surface that changes along the central axis, and a predetermined hatch shape is formed on at least a part of the inner surface of the bore.
  • the cylinder block of the present invention can obtain the same effects as the cylinder block processing method of the present invention.
  • the cylinder block or the machining method of the present invention low friction can be realized, and the bore machining shape can be easily obtained using the existing equipment, as well as a large taper. Both formation of the shape and effective suppression of seizure can be achieved.
  • FIG. 1 It is a top view showing the schematic structure of the specific example of the cylinder block used for a 4-cylinder engine. It is a sectional side view showing the state where the cylinder head was fastened to the cylinder block. It is a figure for demonstrating the shape of the bore
  • FIG. It is a figure for demonstrating the method of the honing process in the processing method of the cylinder block which concerns on this invention, Comprising: It is a sectional side view showing a part of state of a honing process. It is an expanded view showing a part of hatch shape of the inner surface of the bore which performed the 2nd process of the processing method of the cylinder block concerning the present invention. It is a development view of a hatch shape that represents a part of the hatch shape of the inner surface of the bore of the comparative example, and is obtained when the rotational speed of the head is set higher from the upper end toward the lower end.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams for explaining the configuration of a cylinder block 110 according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a machining shape of the bore 111, and FIG. 4B is a cylinder to the bore 111 of FIG. It is a figure showing the deformation
  • FIG. 4A is the horizontal direction of the upper opening surface of the bore 111
  • the Y direction is a direction perpendicular to the X direction of the upper opening surface of the bore 111.
  • the Z direction is a direction perpendicular to the upper opening surface of the bore 111.
  • the one-dot chain line in the figure is the central axis.
  • the cylinder block 110 of the present embodiment is different from the cylinder block 210 shown in FIGS. 1 and 2 in the machining shape of the bore, and the other configuration is the same as that of the cylinder block 210 shown in FIGS. Constituent elements are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the processed shape of the bore 111 of the cylinder block 110 is, for example, a substantially truncated cone shape in which the side section has a tapered shape and the section has a substantially perfect circular shape, as shown in FIG.
  • the tapered shape of the bore 111 is linearly inclined so as to increase in diameter from the upper surface side toward the lower surface side.
  • the diameter on the upper surface side is set smaller than the diameter of the bore 211 in FIG. 3A where the machining shape is a cylindrical shape, and the diameter on the lower surface side is set larger than the diameter of the bore 211.
  • the intersection point P between the inner surface 111A of the bore 111 and the inner surface 211A of the bore 211 is used as a reference point for determining the clearance between the inner surface 111B and the piston 260 after fastening, for example, and the diameter at the intersection point P of the inner surface 111A is the reference diameter.
  • the distance from the upper surface to the intersection P can be set to about 30 mm, for example.
  • the diameter of the inner surface 111B (solid line) after fastening shown in FIG. 4B is set to be smaller than the diameter of the inner surface 211A (broken line)
  • the piston is formed by an elastic piston ring, for example. Since it is configured, even if there is a portion where the inner surface 111B is slightly reduced in diameter and may come into contact with the piston ring, it is possible to suppress the occurrence of problems.
  • the bore 111 When the cylinder head 220 is fastened to the upper surface of the cylinder block 110, the bore 111, for example, as shown in FIG. However, since the side cross section of the processed shape of the bore 111 has the above tapered shape, the diameter of the deformed shape of the intermediate portion 114 of the bore 111 is compared with the case of the bore 211 of FIG. ,growing. Accordingly, when the piston is slid on the inner surface of the bore 111 when the cylinder head 220 is fastened, the friction at the intermediate portion 114 is reduced.
  • the method proposed by the applicant of the present invention disclosed in PCT / JP2011 / 061424 can be used as the method for determining the machining shape of the bore 111.
  • the machining shape of the bore 111 may be set in consideration of the deformation of the inner surface of the bore 111 due to the fastening of the cylinder head 220 and also the thermal deformation of the inner surface of the bore 111 during engine operation.
  • a cylinder block 110 machining method will be described. For example, boring is performed on the inner surface of the bore 111 of the cylinder block 110. In this case, the bore 111 is processed to have a cylindrical shape. Subsequently, for example, honing is performed on the inner surface of the bore 111.
  • a honing machine used in the honing process has a grindstone on the surface of a cylindrical head, for example, and the grindstone has a rectangular parallelepiped shape extending along the axial direction of the head, for example. In the honing process, for example, as shown in FIG. 5, when the head 302 supported by the holder 301 is rotated around the axis on the inner surface of the bore 111, the inner surface of the bore 111 is polished by a grindstone 303.
  • the processed shape of the bore 111 can be formed by a honing process including the following first and second processes, for example.
  • the surface pressure by the grindstone 303 is set constant in the first step and the second step.
  • the first step of honing is performed.
  • the center I of the reciprocating motion of the head 302 is positioned on the axial center H of the bore 111 on the inner surface of the bore 111, and the head 302 is moved from the upper end of the inner surface of the bore 111. Move to the lower end.
  • the polishing amount is large, and when the rotational speed of the rotational motion of the head 302 is low, the polishing amount is small.
  • the rotational speed of the rotary motion of the head 302 is set to increase from the upper end to the lower end based on the relationship between the rotational speed and the polishing amount, the polishing amount by the grindstone 303 of the head 302 is changed from the upper end to the lower end. Since it increases as it goes, the bore 111 is processed into a substantially truncated cone shape in which the side section is tapered as shown in FIG.
  • the hatched line is substantially parallel to the axial direction, but when the rotational speed of the rotational motion of the head 302 is increased, the hatched line is substantially perpendicular to the axial direction. .
  • the rotational speed of the rotary motion of the head 302 is set to increase as it goes from the upper end to the lower end. Therefore, as shown in FIG. 7, the hatched line goes from the upper end to the lower end.
  • the angle formed with the axial direction (vertical direction in the figure) is increased, and the angle of intersection between the lines is decreased from the upper end toward the lower end. For example, the intersection angle ⁇ 2 at the lower end is smaller than the intersection angle ⁇ 1 at the upper end.
  • the second step of honing is performed.
  • the hatch shape of at least a part of the inner surface of the bore 111 is corrected to a predetermined shape by, for example, making the rotational speed of the rotary motion of the head 302 constant.
  • a shape suitable for effective suppression of seizure can be obtained as the hatch shape of at least a part of the inner surface of the bore.
  • FIG. 6 shows an example in which the second step is performed on the entire inner surface of the bore 111, and is a part of a development view in which the inner surface of the bore 111 is developed.
  • the hatch shape is, for example, a cross hatch shown in FIG.
  • the hatch shape can be corrected to a shape suitable for effective suppression of seizure.
  • the crossing angle ⁇ 3 between the lines of the crosshatch is constant from the upper end to the lower end.
  • a suitable crossing angle ⁇ 3 between the cross hatch lines is in the range of 20 to 70 degrees, and a more preferable crossing angle ⁇ 3 is 30 to 60 degrees.
  • plateau honing may be applied to at least a part of the inner surface of the bore 111 as necessary.
  • a flat portion can be formed on the surface.
  • the hatch shape is corrected using an existing honing machine in the second step, a hatch shape suitable for effective suppression of seizure can be obtained.
  • This also eliminates the need for the hatch shape to be a desired shape in the first step. Therefore, in the first step, there is no restriction on the rotational speed of the head and the surface pressure by the grindstone, so that the bore machining shape can be made into a shape including a large taper shape using an existing honing machine.
  • the machining shape of the bore 111 is set to the substantially truncated cone shape shown in FIG. 4A, but is not limited to this, and the deformation of the bore when the cylinder head is fastened is compensated.
  • Any processing shape of the bore (a shape in which the cross section of the inner surface forms a substantially circular shape and is symmetrical with respect to the central axis) may be used.
  • the shape shown in FIG. 4A is a shape in which the cross section of the inner surface forms a substantially circular shape and is symmetrical with respect to the central axis.
  • 4A has a substantially truncated cone shape that expands from the upper surface side toward the lower surface side, but has a substantially truncated cone shape that expands in the opposite direction to that shown in FIG. (That is, a substantially truncated cone shape whose diameter increases from the lower surface side toward the upper surface side).
  • the tapered shape is a tapered portion extending from the upper surface side to the lower surface side.
  • the tapered portion is formed in part and extends linearly along the central axis.
  • the existing straight portion may be formed in other portions.
  • a tapered portion that expands from the lower surface side toward the upper surface side may be used.
  • the machining shape of the bore 111 may be configured by appropriately combining the above modifications.
  • the processed shape of the bore 111 is, for example, the rotational speed of the rotary motion of the head 302 or the surface by the grindstone 303 in the first step. It is obtained by adjusting the parameters such as the pressure, the switching position of the rotational speed of the head 302, the total rotational speed of the head 302 and the like as appropriate.
  • the rotational speed of the rotary motion of the head 302 is changed and the surface pressure by the grindstone 303 is set constant.
  • the rotational speed of the rotary motion of the head 302 is set constant, The surface pressure by 303 may be changed.
  • the second step is performed on the entire inner surface of the bore 111, but may be performed on a part of the inner surface of the bore 111.
  • the second step is performed only at the upper end of the bore 111 to solve the problem. May be performed.

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Abstract

低フリクションを実現することができ、既存の設備を利用してボアの加工形状を容易に得ることができるのはもちろんのこと、大きなテーパ形状の形成と焼付きの効果的抑制の両立を図ることができるシリンダブロックおよびその加工方法を提供する。ボア（１１１）の加工形状は、第１工程および第２工程を含むホーニング加工により形成することができる。第１工程では、ヘッド（３０２）の回転数あるいは砥石（３０３）による面圧を変化させることにより、ボアの断面が略真円形状をなすとともに、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化するようにしてボアの内面の加工を行う。第２工程では、ヘッド（３０２）の回転数および砥石（３０３）による面圧を一定とすることにより、ボア（１１１）の内面における少なくとも一部（たとえば全て）のハッチ形状を所定形状となるように修正する。

Description

シリンダブロックおよびその加工方法
　本発明は、シリンダボアを有するシリンダブロックおよびその加工方法に係り、特に、シリンダボアのハッチ形状の形成技術の改良に関する。
　内燃機関のシリンダブロックには、油膜を介して相対的にピストンに摺動するシリンダボア（以下、ボア）が形成され、シリンダブロックにはシリンダヘッドがボルト締結される。図１は、４気筒エンジンに用いられるシリンダブロック２１０の具体例の概略構成を表す平面図、図２は、シリンダブロック２１０にシリンダヘッド２２０が締結された状態を表す側断面図である。なお、図１には、ボア２１１およびボルト用孔２１２のみ図示している。本願では、軸線方向に垂直な断面を断面と表記し、軸線方向に平行な断面を側断面（軸線方向断面）と表記する。
　シリンダブロック２１０はたとえばＡｌ材からなり、シリンダブロック２１０の上面に４個のボア２１１が形成され、１０個のボルト用孔２１２が形成されている。ボルト２３０が、シリンダヘッド２２０のボルト用孔２２１を通じてシリンダブロック２１０のボルト用孔２１２に締結されることにより、シリンダブロック２１０の上面にシリンダヘッド２２０が固定される。シリンダブロック２１０とシリンダヘッド２２０との間にはガスケット２４０が設けられている。
　ボア２１１とボルト用孔２１２との間にはウォータジャケット２５１が形成されている。ボア２１１は、たとえば鋳鉄からなるスリーブ２５２により構成され、スリーブ２５２の内面にはホーニング加工によりハッチ形状が形成され、その内面が摺動面となる。なお、ボア２１１は、スリーブ２５２を設ける代わりに、シリンダブロック２１０に形成された孔部の内面により構成してもよい。
　ボア２１１の内周面２１１Ａは、ボーリング加工およびホーニング加工を行うことにより、図３（Ａ）に示すように、側断面が直線状をなして断面が略真円形状をなす円筒形状に形成される。しかしながら、シリンダブロック２１０の上面にシリンダヘッド２２０をボルト締結すると、図３（Ｂ）に示すように、ボア２１１の内面２１１Ａに変形が生じて内面２１１Ｂとなる。具体的には、ボア２１１の内周面２１１Ａの上端部２１３が拡径し、中間部２１４が縮径してくびれが生じる。このため、ボア２１１にピストンを摺動させた場合、中間部２１４でのフリクションが大きくなってしまう。
　そこで、低フリクションを実現するために、シリンダヘッド２２０の締結時のボア２１１の円筒度向上を図ることが考えられる。たとえばシリンダヘッド２２０の締結時の変形を見込んだ上でボア２１１の断面を非真円形状に加工することが提案されている（たとえば特許文献１）。特許文献１の技術では、シリンダブロックのシリンダヘッド未締結状態でのボアの断面を非真円形状に二次成形している。この場合、二次成形後の加工形状は、二次成形後のシリンダブロックへのシリンダヘッド締結時に非真円形状のボアが変形して略真円形状に近づくように設計されている。
特許４１９３０８６号
　しかしながら、特許文献１の技術では、ボアの加工形状の断面は、非真円形状としており、実際にシリンダブロックへのシリンダヘッド締結時に上記加工形状のボアが変形して略真円形状に近づくようにするためには、ボアの加工形状の側断面は複雑な凹凸形状をなす必要があると考えられる。このため、切削工具によるボーリング加工が容易でない上に、ホーニング加工によりボアの内面形状にハッチ形状を形成することが困難となり、その結果、既存の設備を利用することができない。
　したがって、本発明は、低フリクションを実現することができるのはもちろんのこと、既存の設備を利用してボアの加工形状を容易に得ることができるシリンダブロックおよびその加工方法を提供することを目的とする。
　本出願人は、上記課題を解決するために、たとえばＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４に開示されているように、シリンダヘッド締結時のボアの変形を補償するようなボアの加工形状（内面の断面が略真円形状をなして中心軸線に関して対称な形状）およびその加工形状の設定手法を提案するとともに、ボアの加工形状をホーニング加工により得ることを提案している。ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４では、ホーニング加工でのヘッドの軸線方向の移動時、ヘッドの回転運動の回転数をボア内におけるヘッドの軸線方向の位置に応じて調整することにより、たとえばボアの軸線方向断面形状を略円錐台形状に加工することを提案したが、本発明者は、ホーニング加工により形成されるボアのハッチ形状について鋭意検討を重ねた結果、次のような知見が得られた。
　ヘッドの回転数が高いとき、研磨量が多く、ヘッドの回転数が低いとき、研磨量が少なくなるから、そのような回転数と研磨量の関係を利用してボアを略円錐台形状に加工する場合、ボアの内面におけるシリンダヘッドが締結される側の一端部にヘッドが位置するときの回転数を、内面における一端部とは反対側の他端部にヘッドが位置するときのヘッドの回転数よりも低く設定する態様を用いることができる。
　ヘッドの回転運動の回転数を小さく設定すると、ハッチ形状のラインは、軸線方向と略平行になるが、ヘッドの回転運動の回転数を大きくすると、軸線方向と略垂直になる。図７は、上記態様により形成されたボアの内面のハッチ形状の一部を表す展開図である。上記態様では、ヘッドの回転運動の回転数を上端部から下端部に向かうに従って高く設定しているから、図７に示すように、ハッチ形状のラインは、上端部から下端部に向かうに従って軸線方向（図の上下方向）とのなす角度が大きくなる。このようなハッチ形状はボアの上端部で軸線方向に略平行となるから、エンジン運転時には潤滑油は下端部へ流れやすい。
　このため、図７に示すハッチ形状では、エンジン運転時のボアの内面（特に上半分部分）に潤滑油が不足する領域が生じ、焼付きを効果的に抑制することができない虞があった。このようにボアの軸線方向断面形状を、テーパ形状を含む形状とするために、ヘッドの回転数の大小関係を軸線方向位置に応じて単に設定するだけではボアの高性能化に限界があった。特に、ボアの軸線方向断面形状を大きなテーパ形状とする場合、上記問題は深刻となる。一方、既存の設備を用いて上記問題を抑制するためには、テーパ形状を小さくする必要があり、その結果、既存の設備を用いて大きなテーパ形状を形成することができない虞がある。
　そこで本発明者は、大きなテーパ形状の形成と焼付きの効果的抑制の両立を図るために、ホーニング加工について研究を重ねた結果、本発明の完成に至った。
　本発明のシリンダブロックの加工方法は、砥石を有するヘッドを、ボアの内面で中心軸線回りに回転させることによりボアの内面にホーニング加工を行い、ホーニング加工は、ヘッドの回転数あるいは砥石による面圧を変化させることにより、ボアの断面が略真円形状をなすとともに、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化するようにしてボアの内面の加工を行う第１工程と、ヘッドの回転数および砥石による面圧を一定とすることにより、ボアの内面の少なくとも一部のハッチ形状を所定形状となるように修正する第２工程とを含むことを特徴とする。
　本発明のシリンダブロックの加工方法では、ヘッドの回転数を変化させる場合、回転数と研磨量の上記関係を利用する。砥石による面圧を変化させる場合、砥石による面圧が高いとき、研磨量が多く、砥石による面圧が低いとき、研磨量が少なくなり、そのような砥石による面圧と研磨量の関係を利用する。
　第１工程では、ヘッドの回転数と研磨量の関係あるいは砥石による面圧と研磨量の関係に基づいてヘッドの回転数あるいは砥石による面圧を制御することにより、研磨量を調整することができる。これにより、回転数を中心軸線方向位置に応じて変更することにより、ボアの所望の加工形状を得ることができる。この場合、ヘッドを中心軸線回りに回転させているから、ボアの加工形状の断面を略真円形状とし、その略真円形状の径を中心軸線に沿って変化させることができる。このような加工形状のボアを有するシリンダブロックにシリンダヘッドを締結すると、ボアは変形するが、ボアの上記加工形状は締結変形を見込んだ形状であるから、シリンダヘッドの締結時のボアの円筒度を向上させることができる。このような効果は、既存の設備を利用して得ることができる。
　第２工程では、ヘッドの回転数および砥石による面圧を一定とすることにより、ボアの内面の少なくとも一部のハッチ形状を所定形状となるように修正する。この場合、ヘッドの回転数および砥石による面圧を一定としているので、第２工程が行われたハッチ形状は、規則的な形状となる。これにより、ヘッドの回転数および砥石による面圧の大きさを適宜設定することにより、所望形状を得ることができるから、ボアの内面の少なくとも一部のハッチ形状を焼付きの効果的抑制に好適な形状に形成することができる。このような効果は、第１工程と同様、既存の設備を利用して得ることができる。なお、第２工程は、内面の全てに行ってもよいし、内面の一部に行ってもよい。内面の一部に行う場合には、それ以外の領域では第１工程で形成された加工痕が残る。
　このように本発明のシリンダブロックの加工方法では、第２工程において、既存の設備を利用してハッチ形状の修正を行うことができるとともに、これにより第１工程において、ハッチ形状を所望形状にする必要がない。したがって、第１工程において、ヘッドの回転数および砥石による面圧に制約が生じないから、既存の設備を利用してボアの加工形状を、大きなテーパ形状を含む形状にすることができる。このように既存の設備を利用して大きなテーパ形状の形成と焼付きの効果的抑制の両立を図ることができる。
　本発明のシリンダブロックの加工方法は、種々の構成を用いることができる。たとえば第２工程で形成されるハッチ形状として種々の形状を用いることができる。焼付きの効果的抑制に好適なハッチ形状として、たとえばクロスハッチを用いることができる。この場合、クロスハッチのライン同士の交差角度を２０～７０度の範囲内に設定することが好適であり、３０～６０度の範囲内に設定することがより好適である。
　ボアの内面にプラトーホーニングを施す第３工程を含む態様を用いることができる。この態様では、必要に応じて、たとえば第２工程後にボアの内面の少なくとも一部にプラトーホーニングを施すことにより、その表面に平坦部を形成することができる。なお、第３工程は、第３工程同様、内面の全面に行ってもよいし、内面の一部に行ってもよい。
　本発明のシリンダブロックは、たとえば本発明のシリンダブロックの加工方法により得られるシリンダブロックである。すなわち、本発明のシリンダブロックは一面にボアが形成されるとともに、シリンダヘッドが締結されるシリンダブロックであって、ボアは、シリンダヘッドの未締結状態における断面が略真円形状をなし、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化する内面を有し、ボアの内面の少なくとも一部には、所定のハッチ形状が形成されていることを特徴とする。本発明のシリンダブロックは、本発明のシリンダブロックの加工方法と同様な効果を得ることができる。
　本発明のシリンダブロックあるいはその加工方法によれば、低フリクションを実現することができるとともに、既存の設備を利用して、ボアの加工形状を容易に得ることができるのはもちろんのこと、大きなテーパ形状の形成と焼付きの効果的抑制の両立を図ることができる。
４気筒エンジンに用いられるシリンダブロックの具体例の概略構成を表す平面図である。 シリンダブロックにシリンダヘッドが締結された状態を表す側断面図である。 従来技術のボアの形状を説明するための図であって、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。 本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の一例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。 本発明に係るシリンダブロックの加工方法でのホーニング加工の手法を説明するための図であって、ホーニング加工の状態の一部を表す側断面図である。 本発明に係るシリンダブロックの加工方法の第２工程を行ったボアの内面のハッチ形状の一部を表す展開図である。 比較例のボアの内面のハッチ形状の一部を表し、ヘッドの回転運動の回転数を上端部から下端部に向かうに従って高く設定したときに得られるハッチ形状の展開図である。
（１）ボアの加工形状
　以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図４は、本発明に係る一実施形態のシリンダブロック１１０の構成を説明するための図であって、（Ａ）はボア１１１の加工形状、（Ｂ）は（Ａ）のボア１１１へのシリンダヘッド２２０の締結時の変形形状を表す図である。図４（Ａ）中のＸ方向は、ボア１１１の上側開口面の水平方向であり、Ｙ方向はボア１１１の上側開口面におけるＸ方向に垂直な方向である。Ｚ方向は、ボア１１１の上側開口面に垂直な方向である。図中の一点鎖線は中心軸線である。
　本実施形態のシリンダブロック１１０は、図１，２に示すシリンダブロック２１０とは、ボアの加工形状が異なり、それ以外は同様な構成であるから、本実施形態では、図１，２と同様な構成要素には同符号を付し、その説明は省略している。
　シリンダブロック１１０のボア１１１の加工形状は、たとえば図４（Ａ）に示すように、側断面がテーパ形状をなして断面が略真円形状をなす略円錐台形状である。ボア１１１のテーパ形状は、上面側から下面側に向かって拡径するようにして直線状に傾斜している。この場合、たとえば上面側の径は、加工形状が円筒形状をなす図３（Ａ）のボア２１１の径よりも小さく設定し、下面側の径は、上記ボア２１１の径よりも大きく設定する。ボア１１１の内面１１１Ａとボア２１１の内面２１１Ａとの交点Ｐは、たとえば締結後の内面１１１Ｂとピストン２６０の間のクリアランスを決定する基準点として用い、内面１１１Ａの交点Ｐでの径を基準径として用いることができる。この場合、上面から交点Ｐまでの距離は、たとえば３０ｍｍ程度に設定することができる。なお、図４（Ｂ）に示す締結後の内面１１１Ｂ（実線）の径が、内面２１１Ａ（破線）の径よりも小さく設定されている部分があるが、ピストンは、たとえば弾性を有するピストンリングにより構成されているから、内面１１１Ｂが若干縮径してピストンリングと接触する虞がある部分があっても、不具合の発生を抑制することができる。
　シリンダブロック１１０の上面にシリンダヘッド２２０を締結すると、ボア１１１は、たとえば図４（Ｂ）に示すように、上端部１１３が拡径するとともに中間部１１４が縮径する。しかしながら、ボア１１１の加工形状の側断面は、上記テーパ形状をなすから、ボア１１１の中間部１１４の変形形状の径は、円筒形状をなす図３（Ａ）のボア２１１の場合と比較して、大きくなる。これにより、シリンダヘッド２２０締結時のボア１１１の内面でピストンを摺動させた場合、中間部１１４でのフリクションは低減される。
　ボア１１１の上記加工形状の決定手法は、たとえばＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４に開示されている本出願人提案の手法を用いることができる。この場合、ボア１１１の加工形状は、シリンダヘッド２２０の締結によるボア１１１の内面の変形に加えて、エンジン運転時のボア１１１の内面の熱変形も考慮して、設定してもよい。
（２）シリンダブロックの加工方法
　本発明に係る一実施形態のシリンダブロック１１０の加工方法について説明する。たとえばシリンダブロック１１０のボア１１１の内面にボーリング加工を行う。この場合、ボア１１１が円筒形をなすように加工する。続いて、たとえばボア１１１の内面にホーニング加工を行う。ホーニング加工で使用するホーニング加工機は、たとえば円柱状をなすヘッドの表面に砥石を有し、砥石は、たとえばヘッドの軸線方向に沿って延在する直方体状をなしている。ホーニング加工では、たとえば図５に示すように、ボア１１１の内面において、ホルダ３０１に支持されるヘッド３０２を、軸線回りに回転させると、ボア１１１の内面が砥石３０３により研磨される。
　ボア１１１の加工形状は、たとえば次のような第１工程および第２工程を含むホーニング加工により形成することができる。なお、本実施形態では、第１工程および第２工程において、たとえば砥石３０３による面圧を一定に設定している。
　まず、ホーニング加工の第１工程を行う。第１工程では、たとえば図５に示すように、ボア１１１の内面においてヘッド３０２の往復運動の中心Ｉをボア１１１の軸線方向の中心Ｈに位置させ、ヘッド３０２をボア１１１の内面の上端部から下端部まで移動させる。ここで、ヘッド３０２の回転運動の回転数が高いとき、研磨量が多く、ヘッド３０２の回転運動の回転数が低いとき、研磨量が少なくなる。このような回転数と研磨量の関係に基づいて、ヘッド３０２の回転運動の回転数を上端部から下端部に向かうに従って大きく設定すると、ヘッド３０２の砥石３０３による研磨量が上端部から下端部に向かうに従って多くなるから、ボア１１１は、図４（Ａ）に示すように、側断面がテーパ形状をなす略円錐台形状に加工される。
　ここで、ヘッド３０２の回転運動の回転数を小さく設定すると、ハッチ形状のラインは、軸線方向と略平行になるが、ヘッド３０２の回転運動の回転数を大きくすると、軸線方向と略垂直になる。第１工程では、ヘッド３０２の回転運動の回転数を上端部から下端部に向かうに従って大きく設定しているから、図７に示すように、ハッチ形状のラインは、上端部から下端部に向かうに従って軸線方向（図の上下方向）とのなす角度が大きくなり、ライン同士の交差角度は上端部から下端部に向かうに従って小さくなる。たとえば、下端部の交差角度θ２は上端部の交差角度θ１よりも小さくなる。
　次いで、ホーニング加工の第２工程を行う。第２工程では、たとえばヘッド３０２の回転運動の回転数を一定とすることにより、ボア１１１の内面の少なくとも一部のハッチ形状を所定形状となるように修正する。これにより、ボアの内面の少なくとも一部のハッチ形状として、焼付きの効果的抑制に好適な形状を得ることができる。図６は、ボア１１１の内面の全てに第２工程を行った例を表し、ボア１１１の内面を展開した展開図の一部である。第２工程では、ヘッド３０２の回転運動の回転数を一定とし、ボア１１１の内面の全てにホーニング加工を行っているから、ハッチ形状は、たとえば図６に示すクロスハッチとなる。
　ヘッド３０２の回転数を適宜設定することにより、所望のクロスハッチを得ることができるから、ハッチ形状を焼付きの効果的抑制に好適な形状に修正することができる。この場合、クロスハッチのライン同士の交差角度θ３は、上端部から下端部までの全てで一定となる。クロスハッチのライン同士の好適な交差角度θ３は、２０～７０度の範囲内であり、より好適な交差角度θ３は３０～６０度である。
　続いて、必要に応じて、ボア１１１の内面の少なくとも一部にプラトーホーニングを施してもよい。この態様では、表面に平坦部を形成することができる。
　本実施形態では、第２工程において、既存のホーニング加工機を利用してハッチ形状の修正を行うから、焼付きの効果的抑制に好適なハッチ形状を得ることができる。また、これにより、第１工程において、ハッチ形状を所望形状にする必要がない。したがって、第１工程において、ヘッドの回転数および砥石による面圧に制約が生じないから、既存のホーニング加工機を利用してボアの加工形状を、大きなテーパ形状を含む形状にすることができる。このように既存のホーニング加工機を利用して大きなテーパ形状の形成と焼付きの効果的抑制の両立を図ることができる。
　上記実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば上記実施形態では、ボア１１１の加工形状は、図４（Ａ）に示す略円錐台形状に設定したが、これに限定されるものではなく、シリンダヘッド締結時のボアの変形を補償するようなボアの加工形状（内面の断面が略真円形状をなして中心軸線に関して対称な形状）であればよい。たとえば図４（Ａ）に示す形状では、上面側から下面側に向かって拡径する略円錐台形状としたが、図４（Ａ）に示すものとは逆方向に拡径する略円錐台形状（すなわち、下面側から上面側に向かって拡径する略円錐台形状）としてもよい。
　また、図４（Ａ）に示す断面形状では、テーパ形状が上面側から下面側まで延在するテーパ部としたが、テーパ部を一部に形成して、中心軸線に沿って直線状に延在するストレート部をそれ以外の部分に形成するようにしてもよい。さらに、テーパ部として、上面側から下面側に向かって拡径するテーパ部に加えて、下面側から上面側に向かって拡径するテーパ部を用いてもよい。ボア１１１の加工形状は、上記変形例を適宜組み合わせて構成してもよい。
　第１工程では、ヘッドの回転数および砥石による面圧等に制約が生じないから、上記ボア１１１の加工形状は、たとえば第１工程において、ヘッド３０２の回転運動の回転数や、砥石３０３による面圧、ヘッド３０２の回転数の切替位置、ヘッド３０２の総回転数等のパラメータを適宜組み合わせて調整することにより、得られる。たとえば上記実施形態では、第１工程において、ヘッド３０２の回転運動の回転数を変化させ、砥石３０３による面圧を一定に設定したが、ヘッド３０２の回転運動の回転数を一定に設定し、砥石３０３による面圧を変化させてもよい。砥石３０３による面圧を調整する場合、たとえば砥石３０３の枚数や砥石３０３の断面積を変更する。また、たとえばＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４に開示されている本出願人提案の加工手法であるヘッドの往復運動の中心位置を調整する手法を用いてもよい。ボア１１１の加工手法を適宜組み合わせることにより、種々のボアの加工形状を得ることができる。
　さらに、たとえば上記実施形態では、第２工程をボア１１１の内面の全てに行ったが、ボア１１１の内面の一部に行ってもよい。たとえば図７に示すハッチ形状では、エンジン運転時、特にボアの上端部に潤滑油が不足する領域が生じる虞があるから、その不具合を解消するために、ボア１１１の上端部にのみ第２工程を行ってもよい。ボア１１１の内面の一部に第２工程を行う場合には、それ以外の領域では、第１工程で形成された加工痕（ホーニング加工痕）が残る。
　１１０…シリンダブロック、１１１…ボア、１１１Ａ…締結前の内面、１１１Ｂ…締結後の内面、２２０…シリンダヘッド、３０２…ヘッド、３０３…砥石、θ３…交差角度

Claims (7)

  1. 　砥石を有するヘッドを、ボアの内面で中心軸線回りに回転させることにより前記ボアの内面にホーニング加工を行い、
    　前記ホーニング加工は、
    　前記ヘッドの回転数あるいは前記砥石による面圧を変化させることにより、前記ボアの断面が略真円形状をなすとともに、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化するようにして前記ボアの内面の加工を行う第１工程と、
    　前記ヘッドの回転数および前記砥石による面圧を一定とすることにより、前記ボアの内面における少なくとも一部のハッチ形状を所定形状となるように修正する第２工程とを含むことを特徴とするシリンダブロックの加工方法。
  2. 　前記ハッチ形状としてクロスハッチに設定し、
    　前記クロスハッチのライン同士の交差角度を２０～７０度の範囲内に設定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方法。
  3. 　前記クロスハッチの前記交差角度を３０～６０度の範囲内に設定することを特徴とする請求項２に記載のシリンダブロックの加工方法。
  4. 　前記ボアの内面の少なくとも一部にプラトーホーニングを施す第３工程を含むことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のシリンダブロックの加工方法。
  5. 　一面にボアが形成されるとともに、シリンダヘッドが締結されるシリンダブロックにおいて、
    　前記ボアは、前記シリンダヘッドの未締結状態における断面が略真円形状をなし、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化する内面を有し、
    　前記ボアの内面の少なくとも一部には、所定のハッチ形状が形成されていることを特徴とするシリンダブロック。
  6. 　前記ハッチ形状はクロスハッチであり、
    　前記クロスハッチのライン同士の交差角度は２０～７０度の範囲内に設定されてい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。
  7. 　前記クロスハッチの前記交差角度は３０～６０度の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項５または６に記載のシリンダブロック。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6216736U (ja) * 1985-07-17 1987-01-31
JPH01167021A (ja) * 1987-12-17 1989-06-30 Nissan Motor Co Ltd エンジンのシリンダ加工方法
JP2002221077A (ja) * 2001-01-29 2002-08-09 Nissan Motor Co Ltd シリンダブロックおよびシリンダブロックのホーニング加工方法
JP2006194095A (ja) * 2005-01-11 2006-07-27 Toyota Motor Corp シリンダボアの油溝加工方法
JP4193086B2 (ja) * 1999-04-08 2008-12-10 日産自動車株式会社 シリンダボアの加工方法および加工装置
JP2009078320A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Isuzu Motors Ltd シリンダボアのホーニング加工装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6216736U (ja) * 1985-07-17 1987-01-31
JPH01167021A (ja) * 1987-12-17 1989-06-30 Nissan Motor Co Ltd エンジンのシリンダ加工方法
JP4193086B2 (ja) * 1999-04-08 2008-12-10 日産自動車株式会社 シリンダボアの加工方法および加工装置
JP2002221077A (ja) * 2001-01-29 2002-08-09 Nissan Motor Co Ltd シリンダブロックおよびシリンダブロックのホーニング加工方法
JP2006194095A (ja) * 2005-01-11 2006-07-27 Toyota Motor Corp シリンダボアの油溝加工方法
JP2009078320A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Isuzu Motors Ltd シリンダボアのホーニング加工装置

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