(57)【要約】【課題】シリンダボアの内周面に潤滑油の保持性に優れ、容易に形成することができる潤滑油保持部を設ける。【解決手段】先ず、シリンダライナ１の内周面１Ａに、金型の円筒状の凸部を押付けて環状溝３を形成する。次に、環状溝３の中心に金型の円錐状の凸部を押付け、塑性変形によって円錐状の凹部４を形成する。このとき、環状溝３の内周縁部が径方向外側に押出され、押出し部５によって環状溝３の開口部が窄められて、溝内部に開口部よりも径方向に広がったオイル溜り７が形成される。このようにして、潤滑油保持部２を容易に成形することができる。そして、環状溝３の開口部を窄めたことにより、潤滑油を保持する溝の容積を大きくしつつ、溝から流出する潤滑油の量を抑えることができるので、潤滑油の保持性を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアの内周面に、潤滑油を保持する溝を形成し、該溝の近傍に塑性変形によって凹部を形成することにより、前記溝の縁部を押出して前記溝の開口部を窄めたことを特徴とするシリンダブロック。
【請求項２】
前記溝は、環状溝であり、前記凹部は、前記環状溝と同心の円錐状に形成されてい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。
【請求項３】
前記溝の縁部を押出した押出し部の外側表面には、前記溝内に向かって傾斜する傾斜部が形成されて、前記シリンダボアに嵌合するピストンに接する前記傾斜部の角部が鈍角になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダブロック。
【請求項４】
シリンダボアの内周面に、潤滑油を保持する溝を形成し、該溝の近傍に塑性変形によって凹部を形成することにより、前記溝の縁部を押出して前記溝の開口部を窄めたことを特徴とするシリンダライナ。
【請求項５】
前記溝は、環状溝であり、前記凹部は、前記環状溝と同心の円錐状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のシリンダライナ。
【請求項６】
前記溝の縁部を押出した押出し部の外側表面には、前記溝内に向かって傾斜する傾斜部が形成されて、前記シリンダボアに嵌合するピストンに接する前記傾斜部の角部が鈍角になっていることを特徴とする請求項４又は５に記載のシリンダライナ。
【請求項７】
シリンダボアの内周面に、潤滑油を保持する溝を形成し、該溝の近傍に塑性変形によって凹部を形成することにより、前記溝の縁部を押出して前記溝の開口部を窄めることを特徴とするシリンダボアの加工方法。
【請求項８】
金型の略円筒状の第１凸部によって前記溝を環状溝として形成し、円錐状の第２凸部によって前記環状溝と同心の前記凹部を形成することを特徴とする請求項７に記載のシリンダボアの加工方法。
【請求項９】
シリンダライナの内周面に潤滑油を保持する溝を形成するための第１凸部及び前記溝の近傍に凹部を形成するための第２凸部が所定のパターンで外周面に形成された略円柱状の回転金型と、該回転金型を回転させる駆動手段と、前記シリンダライナを前記回転金型が挿通された状態で該回転金型に対して偏心を許容しつつ一体的に回転するよう連結するカップリング手段と、前記回転金型に対向して回転可能に支持されたローラを有し、該ローラを前記回転金型側へ押圧する押圧手段とを備え、
前記カップリング手段によって前記回転金型に連結された前記シリンダライナを前記押圧手段の前記ローラによって前記回転金型に押圧し、前記回転金型を回転させることにより、前記シリンダライナの内周面に前記第１凸部によって前記溝を形成し、前記第２凸部によって前記溝の近傍に塑性変形によって凹部を形成することにより、前記溝の縁部を押出して前記溝の開口部を窄めるようにしたことを特徴とするシリンダライナの潤滑油保持部加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑性能を高めたエンジンのシリンダライナ、シリンダブロック及びそのシリンダボアの加工方法、並びに、シリンダライナの潤滑油保持部加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、レシプロエンジンのシリンダボアのピストン摺動面には、潤滑油を保持するために、微細な凹凸形状が形成されている。これにより、エンジンの運転中には、ピストン摺動面に良好な油膜を形成して、摩擦抵抗を低減すると共にスカッフの発生を抑制することができる。また、エンジンが長期間停止状態に置かれた場合、シリンダボアのピストン摺動面から潤滑油が流れ落ちるのを抑制することにより、エンジンの再始動を容易にすると共に錆の発生を抑制することができる。
【０００３】
そして、従来、シリンダボアのピストン摺動面のこのような微細な凹凸形状を形成するために、種々の加工方法が提案されている。例えば特許文献１には、シリンダボアのピストン摺動面に機械加工等によって所定寸法の溝を形成しておき、その表面に自己潤滑分散メッキを施すことにより、メッキされたピストン摺動面に微細な凹凸形状を形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−８６１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来から、潤滑油の保持性に優れ、容易に形成することができるシリンダボアのピストン摺動面の凹凸形状が求められている。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、シリンダボアの内周面に潤滑油の保持性に優れ、容易に形成することができる潤滑油保持部を有するエンジンのシリンダブロック、シリンダライナ及びそのシリンダボアの加工方法、並びに、シリンダライナの潤滑油保持部加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明に係るシリンダブロック及びシリンダライナは、シリンダボアの内周面に、潤滑油を保持する溝を形成し、該溝の近傍に塑性変形によって凹部を形成することにより、前記溝の縁部を押出して前記溝の開口部を窄めたことを特徴とする。
本発明に係るシリンダボアの加工方法は、シリンダボアの内周面に、潤滑油を保持する溝を形成し、該溝の近傍に塑性変形によって凹部を形成することにより、前記溝の縁部を押出して前記溝の開口部を窄めることを特徴とする。
また、本発明に係るシリンダライナの潤滑油保持部加工装置は、シリンダライナの内周面に潤滑油を保持する溝を形成するための第１凸部及び前記溝の近傍に凹部を形成するための第２凸部が所定のパターンで外周面に形成された略円柱状の回転金型と、該回転金型を回転させる駆動手段と、前記シリンダライナを前記回転金型が挿通された状態で該回転金型に対して偏心を許容しつつ一体的に回転するよう連結するカップリング手段と、前記回転金型に対向して回転可能に支持されたローラを有し、該ローラを前記回転金型側へ押圧する押圧手段とを備え、
前記カップリング手段によって前記回転金型に連結された前記シリンダライナを前記押圧手段の前記ローラによって前記回転金型に押圧し、前記回転金型を回転させることにより、前記シリンダライナの内周面に前記第１凸部によって前記溝を形成し、前記第２凸部によって前記溝の近傍に塑性変形によって凹部を形成することにより、前記溝の縁部を押出して前記溝の開口部を窄めるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
（発明の態様）
以下に、本発明において特許請求が可能と認識される発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の（１）が請求項１及び４、（２）が請求項２及び５、（３）が請求項３及び６、（４）及び（５）が請求項７及び８、（６）が請求項９に対応する。
【０００７】
（１）シリンダボアの内周面に、潤滑油を保持する溝を形成し、該溝の近傍に塑性変形によって凹部を形成することにより、前記溝の縁部を押出して前記溝の開口部を窄めたことを特徴とするシリンダブロック及びシリンダライナ。
このように構成したことにより、開口部を窄めることによって、潤滑油を保持する溝の容積を大きくしつつ、溝から流出する潤滑油の量を抑えることができる。
溝及び凹部の形状及びは位置は、様々なパターンが考えられ、例えば、環状溝と円錐状の凹部の組合わせ、環状溝とその内周側又は外周側に設けられた溝状の凹部との組合せ、あるいは、矩形断面の溝と楔形断面の溝状の凹部との組合わせとしてもよい。
（２）（１）の構成において、前記溝は、環状溝であり、前記凹部は、前記環状溝と同心の円錐状に形成されていることを特徴とするシリンダブロック及びシリンダライナ。
（３）（１）又は（２）の構成において、前記溝の縁部を押出した押出し部の外側表面には、前記溝内に向かって傾斜する傾斜部が形成されて、前記シリンダボアに嵌合するピストンに接する前記傾斜部の角部が鈍角になっていることを特徴とするシリンダブロック及びシリンダライナ。
このように構成したことにより、ピストンに接する傾斜部の角部を鈍角にしたことによってスカッフの発生を抑制することができる。
（４）シリンダボアの内周面に、潤滑油を保持する溝を形成し、該溝の近傍に塑性変形によって凹部を形成することにより、前記溝の縁部を押出して前記溝の開口部を窄めることを特徴とするシリンダボアの加工方法。
このように構成したことにより、溝内部にアンダーカットを有するオイル溜りを容易に形成することができる。
（５）（４）の構成において、金型の略円筒状の第１凸部によって前記溝を環状溝として形成し、円錐状の第２凸部によって前記環状溝と同心の前記凹部を形成することを特徴とするシリンダボアの加工方法。
このように構成したことにより、第２凸部によって円錐状の凹部を形成したとき、環状溝の内周縁部が押出されて開口部が窄められる。
（６）シリンダライナの内周面に潤滑油を保持する溝を形成するための第１凸部及び前記溝の近傍に凹部を形成するための第２凸部が所定のパターンで外周面に形成された略円柱状の回転金型と、該回転金型を回転させる駆動手段と、前記シリンダライナを前記回転金型が挿通された状態で該回転金型に対して偏心を許容しつつ一体的に回転するよう連結するカップリング手段と、前記回転金型に対向して回転可能に支持されたローラを有し、該ローラを前記回転金型側へ押圧する押圧手段とを備え、
前記カップリング手段によって前記回転金型に連結された前記シリンダライナを前記押圧手段の前記ローラによって前記回転金型に押圧し、前記回転金型を回転させることにより、前記シリンダライナの内周面に前記第１凸部によって前記溝を形成し、前記第２凸部によって前記溝の近傍に塑性変形によって凹部を形成することにより、前記溝の縁部を押出して前記溝の開口部を窄めるようにしたことを特徴とするシリンダライナの潤滑油保持部加工装置。
このように構成したことにより、回転金型の回転によって、シリンダライナと回転金型との押圧部分を送りながら、溝及び凹部を徐々に形成するので、成形荷重を小さくすることができる。
（７）（６）の構成において、カップリング手段は、オルダムカップリングであることを特徴とするシリンダライナの潤滑油保持部加工装置。
このように構成したことにより、オルダムカップリングによって回転金型とシリンダライナとの偏心を吸収しながらこれらを一体的に回転させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シリンダボアの内周面に潤滑油の保持性に優れ、容易に形成することができる潤滑油保持部を有するエンジンのシリンダブロック、シリンダライナ及びそのシリンダボアの加工方法、並びに、シリンダライナの潤滑油保持部加工装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係るエンジンのシリンダブロックは、アルミニウム合金製のシリンダブロック本体に鋳鉄製のシリンダライナを鋳包んだものであり、そのシリンダライナのシリンダボアの内周面及びそのＡ−Ａ線による断面を拡大して図１に示し、断面を更に拡大して図２に示す。
【００１０】
図１に示すように、シリンダライナ１の内周面１Ａには、潤滑油保持部２が所定のパターンで多数形成されている。潤滑油保持部２は、環状溝３（溝）と、この環状溝３の内側に同心に形成された円錐状の凹部４とを有している。図２に示すように、環状溝３の内周縁部は、溝の中央部付近まで径方向外側に押出されて押出し部５が形成されている。そして、この押出し部５によって溝の開口部が窄められ、溝内部には、開口部よりも径方向に広がったオイル溜り７が形成されている。また、押出し部５の外表面には、溝内部へ向かって傾斜する傾斜部８が形成されて、シリンダボアに嵌合するピストン（ピストリング）に接する傾斜部８の角部の角度θが鈍角（θ＞９０°）になっている。
【００１１】
環状溝３の直径Ｄ及び深さＨは、適宜決定することができるが、本実施形態では、一例として、直径Ｄを１０μｍ程度とし、深さｄを１０μｍ〜１００μｍ程度としている。また、潤滑油保持部２は、シリンダボア全体に形成してもよいが、ピストン摺動面の必要部位、例えばピストンサイドフォースが大きく、摩擦抵抗が増大するピストン上死点及び下死点付近にのみに形成してもよい。
【００１２】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
エンジン運転中において、潤滑装置によってシリンダボアのピストン摺動面に供給された潤滑油が潤滑油保持部２の環状溝３及び凹部４に溜まって保持されることにより、油膜切れを抑制して摩擦抵抗を軽減すると共にスカッフの発生を抑制する。また、エンジンが長期間停止状態に置かれた場合には、ピストン摺動面から潤滑油が流れ落ちるのを抑制して、エンジンの再始動を容易にすると共に錆の発生を防止する。
【００１３】
このとき、潤滑油保持部２では、環状溝３は、押出し部５によって開口部が窄められて溝内部のオイル溜り７が広がっているので、オイル溜り７の容積を充分に大きくしつつ、オイル溜り７から流出する潤滑油の量を適度に抑えることができる。これにより、ピストン摺動部の潤滑油の保持性を高めることができ、良好な油膜を形成することができる。そして、ピストンがピストン摺動面に押付けられたとき、ポンプ作用によってオイル溜り７から潤滑油が流出してピストン摺動面に供給されることにより、潤滑性を高めることができる。
【００１４】
また、押出し部５には、傾斜面８が形成されており、ピストン（ピストンリング）と接触する角部の角度θが鈍角（θ＞９０°）になっているので、スカッフの発生を抑制することができる。
【００１５】
次に、シリンダボアの内周面１Ａに潤滑油保持部２を形成するためのシリンダボアの加工方法について、図３乃至図５を参照して説明する。
シリンダライナ１の内周面１Ａをホーニング加工等によって所定の面粗さに仕上げる。そして、先ず、図３に示すように、略円筒状の凸部９Ａ（第１凸部）を有する金型９をシリンダライナ１の内周面１Ａに押付けて塑性変形させることにより、環状溝３を形成する。次に、図４及び図５に示すように、略円錐状の凸部１０Ａ（第２凸部）を有する金型１０を環状溝３の中心部に押付けて塑性変形させることにより、凹部４を形成する。このとき、金型１０の円錐状の凸部１０Ａの押圧によって、環状溝３の内周縁部が径方向外側へ拡開するように押出されて、外表面に傾斜面８を有する押出し部５が形成される。これにより、押出し部５によって環状溝３の開口部が窄められて、溝内部にアンダーカットを有するオイル溜り７を形成することができる。
【００１６】
また、凸部１０Ａの押圧によって凹部４を形成したとき、図５に示すように、凹部４の周縁部が僅かに盛上って環状の隆起部１１が形成される。この隆起部１１は、シリンダライナ１の内周面１Ａをホーニング等によって所定の仕上げ精度で仕上加工したとき、削除されて平滑化される。このようにして、シリンダライナ１の内周面１Ａに潤滑油保持部２を形成することができる。
【００１７】
次に、シリンダライナ１の内周面１Ａに潤滑油保持部２を形成するための潤滑油保持部加工装置について、図６を参照して説明する。
図６に示すように、潤滑油保持部加工装置１２は、ベース１３上に設けられた一対の軸受部１４によって軸受１５を介して円柱状の回転金型１６の回転軸１７が回転可能に支持されている。回転金型１６の回転軸１７に、電動モータ１８（駆動手段）のシャフト１９が連結されている。
【００１８】
回転金型１６は、シリンダライナ１の内径よりも小径で、外周面に潤滑油保持部２の外周溝３及び凹部４を順次形成するための円筒状の凸部９Ａ（図３参照）及び円錐状の凸部１０Ａ（図４参照）が所定のパターンで形成されている。
【００１９】
回転軸１７には、回転金型１６を挟んで両側に一対のカップリング２０（カップリング手段）が取付けられている。カップリング２０は、回転金型１６を挿通させたシリンダライナ１の両端部をチャックして回転軸１７に連結し、回転金型１６とシリンダライナ１との偏心を許容しつつ、これらを回転方向の位相を一定に維持しながら一体的に回転させるものである。このような機能を有するカップリング２０としては、例えばオルダムカップリングを用いることができる。
【００２０】
また、潤滑油保持部加工装置１２は、押圧機構２１を備えている。押圧機構２１には、カップリング２０によってチャックされたシリンダライナ１の外周面に対向させて、回転金型１６と平行な回転軸２２を有するローラ２３が設けられている。ローラ２３は、回転軸２２が軸受２４によってアーム部２５に回転可能に支持されている。そして、押圧機構２１は、油圧シリンダ等のアクチュエータ（押圧手段）によってローラ２３を所定の荷重でシリンダライナ１の外周面に押圧するようになっている。
【００２１】
次に、潤滑油保持部加工装置１２の作動について説明する。
ホーニング加工等によって内周面１Ａを所定の面粗さで仕上げたシリンダライナ１に回転金型１６を挿通させ、シリンダライナ１をカップリング２０によってチャックする。押圧機構２１によってローラ２３を外周側からシリンダライナ１に押付けることにより、シリンダライナ１の内周面１Ａに回転金型１６を押付ける。この状態で、モータ１８によって回転金型１６及びシリンダライナ１を回転させることにより、回転金型の凸部９Ａ、１０Ａ（図３及び図４参照）によって環状溝３及び凹部４を順次形成して潤滑油保持部２を形成する。押圧機構２１によってローラ２３の荷重及び送りを調整することにより環状溝３及び凹部４の深さを制御する。
【００２２】
このとき、押圧機構２１によって回転金型１６及びローラ２３の接触部分のみが押圧され、これらの回転によって押圧部位を送りながら、環状溝３及び凹部４が順次成形されるので、成形荷重が小さくてすみ、設備の小型化を図ることができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、シリンダライナ１に潤滑油保持部２を形成する場合について説明しているが、シリンダブロック本体に直接シリンダボアが設けられたライナレス構造のシリンダブロックのシリンダボアの内周面に潤滑油保持部を形成してもよい。しかしながら、この場合、潤滑油保持部加工装置１を用いることができないので、他の方法で金型をシリンダボアの内周面に押圧する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る潤滑油保持部が形成されたシリンダボアの内周面及びそのＡ−Ａ線による断面を拡大して示す図である。
【図２】図１に示す潤滑油保持部の断面をさらに拡大して示す図である。
【図３】図１に示す潤滑油保持部の環状溝を金型によって形成する工程を示すシリンダボアの内周面、並びに、そのＢ−Ｂ線による断面及び金型の断面を拡大して示す図である。
【図４】図１に示す潤滑油保持部の凹部を金型によって形成する工程を示すシリンダボアの内周面、並びに、そのＣ−Ｃ線による断面及び金型の断面を拡大して示す図である。
【図５】図４に示すＣ−Ｃ線による断面及び金型の断面を更に拡大して示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るシリンダライナの潤滑油保持部加工装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  シリンダライナ、１Ａ  内周面、２  潤滑油保持部、３  環状溝（溝）、４  凹部、
５  押出し部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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