(57)【要約】【課題】ピストンの摺合せを効率よく行う。【解決手段】ピストン摺合せ装置のスリーブ１は、ピストン３の摺動方向に往復移動可能で、スリーブ１の近傍には、ピストンピン１ａに荷重を作用させるための荷重発生部が設けられ、ピストンピン１ａ及び荷重発生部は、フレーム１０により連結される。スリーブ１を往復移動させてピストン３の外周面とスリーブ１の内面とを摺り合わせるときに、荷重がフレーム１０を介してピストンピン１ａに作用する。【選択図】図１
2014227880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架台上に配置されたスリーブ内に、ピストンピンを備えるピストンが挿入された状態で、前記ピストンの外周面の摺合せを行うピストン摺合せ装置において、
前記スリーブは、前記ピストンの摺動方向に往復移動可能に構成され、
前記スリーブの近傍には、前記ピストンピンに荷重を作用させるための荷重発生部が設けられ、
前記ピストンピン及び前記荷重発生部は、フレームにより連結され、
前記スリーブを往復移動させて前記ピストンの外周面と前記スリーブの内面とを摺り合わせるときに、前記荷重発生部による前記荷重が、前記フレームを介して前記ピストンピンに作用するように構成されていることを特徴とするピストン摺合せ装置。
【請求項２】
前記スリーブの側壁には、前記摺動方向に沿って延びる長穴が形成され、
前記ピストンピンは、中空円筒状に形成され、
前記ピストンピンの内部には、前記ピストンピンの両端から突出するようにピストンシャフトが配置され、
前記ピストンシャフトは、前記長穴を貫通し、
前記フレームは、前記スリーブの外側で、前記長穴を貫通して突出している前記ピストンシャフトに連結され、
前記荷重は、前記ピストンシャフトを介して前記ピストンピンに伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のピストン摺合せ装置。
【請求項３】
前記架台の上面に対して垂直に延びるように支柱が配置され、
前記支柱には、前記支柱に垂直で且つ両側に延びる支柱連結ロッドが、回動可能に接続され、
前記支柱連結ロッドの一方の端部は前記フレームに接続され、もう一方の端部には第１のバランス錘が固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のピストン摺合せ装置。
【請求項４】
前記ピストンと前記支柱とを連結するピストン連結ロッドと、
前記架台の上に設けられた第１のレールと、
前記第１のレールの長手方向の延長上に設けられ、前記第１のレールの長手方向に沿って延びる第２のレールと、
前記第１のレール上を走行可能で、前記スリーブが固定された第１のスライダと、
前記第２のレール上を走行可能で、前記第１スライダの走行に連動するように構成された第２のスライダと、
前記第２のスライダに固定された第２のバランス錘と、
を有し、
前記支柱は、前記第１レールの長手方向の延長上で、前記第１のレール及び前記第２のレールの間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のピストン摺合せ装置。
【請求項５】
前記支柱の下方には、クランクが配置され、
前記クランクには、前記支柱に対して垂直に延びる第１のコンロッド及び第２のコンロッドが接続され、
前記第１のコンロッドは前記第１のスライダに接続され、前記第２のコンロッドは前記第２のスライダに接続され、
前記クランクにより、前記第１のスライダ及び前記第２のスライダは、１８０度の位相差で、前記第１のレール上及び前記第２のレール上を移動するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のピストン摺合せ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関のピストンの摺合せを行うピストン摺合せ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、ピストンは、燃焼室内の圧力変化を動力に変換する部品である。そのため、ピストンで発生する摺動損失は、圧力から動力に変換する際の変換効率を悪化させる。
【０００３】
慣らし運転を行うことで、新品のエンジンの主要運動部品であるピストンのスカート部とシリンダボアの形状が馴染んで摺り合わせ形状となるため、摺動損失が低減され、燃費が改善する。そのため、慣らし運転後を想定したエンジンの燃費評価においては、エンジンアッシーを組み上げた直後から正確な燃費を出すために、慣らし運転後の摺り合わされたピストンを組み付けている。
【０００４】
エンジンアッシーを用いた一般的な摺り合わせの手順は、エンジンを始動後、エンジンオイルが一定温度に温まるまで暖機運転を行い、段階的に回転数を上昇させて目標回転数で連続運転を行っている。
【０００５】
例えば、特許文献１に、エンジンアッシーを用いて、燃料の燃焼ガスの圧力を用いることによるピストンの摺り合せの方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２２０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記方法では、エンジンアッシーを用いた摺り合せの方法では、エンジンの始動直後に３０００ｒｐｍ程度の目標値で運転を行った場合、潤滑不良により焼き付いてしまう可能性がある。そこで、潤滑油の温度を上げて潤滑油をエンジンの隅々まで行き渡らせるため必要があることから、摺り合わせ形状の形成に関与しない低回転数での暖機運転を行う必要がある。すなわち、エンジンアッシーを用いた摺り合わせでは、摺り合わせを実施する前段階において時間を要してしまう。
【０００８】
また、現在主流である４サイクルエンジンは、「吸気」、「圧縮」、「膨張」、「排気」の４行程で一連の動作を完了する。この行程のうち、ピストンのスカート部に十分な力を負荷できるのは「膨張」の１行程であるため、摺り合わせにおいて、他の３工程は無駄となり、時間がかかってしまう。
【０００９】
エンジンアッシーを用いた摺り合わせでは、ピストン周辺とは潤滑環境が異なるクランクシャフトや動弁系の潤滑も考慮する必要がある。
【００１０】
エンジンアッシーを用いた摺り合わせでは、燃料の燃焼を伴うため、摺り合わせを実施するためには、防音壁、防火壁、消化設備、排気設備などの特殊な実施環境を用意する必要がある。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、効率よくピストンの摺合せを行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため本発明に係るピストン摺合せ装置の第１の態様は、架台上に配置されたスリーブ内に、ピストンピンを備えるピストンが挿入された状態で、前記ピストンの外周面の摺合せを行うピストン摺合せ装置において、前記スリーブは、前記ピストンの摺動方向に往復移動可能に構成され、前記スリーブの近傍には、前記ピストンピンに荷重を作用させるための荷重発生部が設けられ、前記ピストンピン及び前記荷重発生部は、フレームにより連結され、前記スリーブを往復移動させて前記ピストンの外周面と前記スリーブの内面とを摺り合わせるときに、前記荷重発生部による前記荷重が、前記フレームを介して前記ピストンピンに作用するように構成されている。
【００１３】
また、本発明に係るピストン摺合せ装置の第２の態様は、前記スリーブの側壁には、前記摺動方向に沿って延びる長穴が形成され、前記ピストンピンは、中空円筒状に形成され、前記ピストンピンの内部には、前記ピストンピンの両端から突出するようにピストンシャフトが配置され、前記ピストンシャフトは、前記長穴を貫通し、前記フレームは、前記スリーブの外側で、前記長穴を貫通して突出している前記ピストンシャフトに連結され、前記荷重は、前記ピストンシャフトを介して前記ピストンピンに伝達されるように構成されている。
【００１４】
さらに、本発明に係るピストン摺合せ装置の第３の態様は、前記架台の上面に対して垂直に延びるように支柱が配置され、前記支柱には、前記支柱に垂直で且つ両側に延びる支柱連結ロッドが、回動可能に接続され、前記支柱連結ロッドの一方の端部は前記フレームに接続され、もう一方の端部には第１のバランス錘が固定されている。
【００１５】
さらに、本発明に係るピストン摺合せ装置の第４の態様は、前記ピストンと前記支柱とを連結するピストン連結ロッドと、前記架台の上に設けられた第１のレールと、前記第１のレールの長手方向の延長上に設けられ、前記第１のレールの長手方向に沿って延びる第２のレールと、前記第１のレール上を走行可能で、前記スリーブが固定された第１のスライダと、前記第２のレール上を走行可能で、前記第１スライダの走行に連動するように構成された第２のスライダと、前記第２のスライダに固定された第２のバランス錘と、を有し、前記支柱は、前記第１レールの長手方向の延長上で、前記第１のレール及び前記第２のレールの間に配置されている。
【００１６】
また、本発明に係る摺合せ装置の第５の態様は、前記支柱の下方には、クランクが配置され、前記クランクには、前記支柱に対して垂直に延びる第１のコンロッド及び第２のコンロッドが接続され、前記第１のコンロッドは前記第１のスライダに接続され、前記第２のコンロッドは前記第２のスライダに接続され、前記クランクにより、前記第１のスライダ及び前記第２のスライダは、１８０度の位相差で、前記第１のレール上及び前記第２のレール上を移動するように構成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エンジンアッシーを用いずに、エンジンアッシーを用いた場合と略同等の摺動損失が小さいピストンの外周形状を、短時間で作製することが可能となる。また、ピストン摺合せ装置の始動後、最も効率的な摺り合せができる回転数に直ちに移行することができるため、暖機運転の必要がなく、摺り合わせ時間を短縮できる。
【００１８】
さらに、ピストンに連続的なスラスト力を負荷した効率的な摺合せができる。そのため、エンジンアッシーを用いた場合の「吸気」、「圧縮」、「排気」の無駄な行程が発生することなく、摺合せ時間を短縮できる。
【００１９】
しかも、ピストン摺合せ装置における摺動部品は、摺合せを行うピストンのみである。そのため、ピストン以外の周辺部品の潤滑を考慮する必要がなく、さらに、ピストン以外の周辺部品を用意する必要がない。また、エンジンアッシーを組み上げる時間が短縮できる。さらに、潤滑に関しても、オイルヒータを用いて温めたオイルを供給するのみでよいため、オイル量を低減できる。
【００２０】
さらに、燃料の燃焼による爆発圧力を必要としないため、大きな騒音、熱および排気ガスが発生しない。そのため、防音壁、防火壁、消化設備、排気設備などの特殊な実施環境を用意する必要が無いため、ピストン摺合せ装置の設置場所および摺合せの動作環境が制限されることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のピストン摺合せ装置の概略正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のスリーブで、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視正断面図である。
【図４】クランク角とスラスト力の関係の一例を示すグラフで、破線は従来手法のスラスト力で、実線は図１のピストン摺合せ装置のスラスト力を示している。
【図５】摺合せ時間とピストンの表面粗さの関係の一例を示すグラフで、破線は従来手法の摺合せによる表面粗さの推移を示し、実線は図１のピストン摺合せ装置を用いた摺合せによる表面粗さの推移を示している。
【図６】浮動式ライナ式の摺動ロス測定装置の概略図で、図１のピストンを挿入した状態を示している。
【図７】図６の装置で摺動ロスを測定した結果の一例を示すグラフで、図１の装置で摺合せを実施したものと未実施のものを示している。
【図８】本発明に係る第２の実施形態のピストン摺合せ装置の概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るピストン摺合せ装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図１〜図７を用いて説明する。図１は、本実施形態のピストン摺合せ装置の概略正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。図３は、図１のスリーブ１で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視正断面図である。
【００２４】
本実施形態のピストン摺合せ装置は、ピストン３が設置可能で、このピストン３が内部を摺動するスリーブ１を有する。この装置は、摺合せを行うピストン３をスリーブ１に挿入し、スリーブ１を往復移動させ、当該ピストン３を摺り合せるものである。
【００２５】
以下、ピストン摺合せ装置の構成について説明する。ピストン摺合せ装置は、架台２と、この架台２の上面に配置されたスリーブ１と、フレーム１０と、錘１３と、支柱１５と、を有する。さらに、この装置は、２つのバランス錘１３、すなわち、第１のバランス錘２１及び第２のバランス錘２２と、２つのロッド、すなわち、第１のロッド２５及び第２のロッド２６と、を有する。また、当該装置は、第１のレール３１及び第２のレール３２と、これらのレールそれぞれの上を走行する２つのスライダ、すなわち第１のスライダ３５及び第２のスライダ３６と、を有する。さらに、当該装置は、スリーブ１を往復移動させるためのモータ４１及びクランク４２を有する。
【００２６】
この装置で摺合せをするピストン３は、円筒状で、スリーブ１内に挿入され、ピストンピン４と、ピストンシャフト５と、を有する。
【００２７】
ピストンピン４は、ピストン３のピンボス部に挿入される部材で、ピストン３内のピストンボスで支持される。このピストンピン４は、中空状の円筒形状で、内径はピストンシャフト５の外径以上となるように形成される。さらに、このピストンピン４は、円筒の中心軸を含む平面で二つに分割可能である。ピストンピン４の外径は、ピストンボス径以下として、ピストンボスに挿入可能である。二分割されたピストンピン４は、第１のロッド２５の先端を挟み込めるように配置される。第１のロッド２５との関係は後述する。
【００２８】
また、ピストンピン４の材質は、鉄鋼材料、アルミニウム合金、チタン合金、カーボン等から選定される。アルミニウム合金、チタン合金、カーボン材を用いるとピストン３の周辺の重量が削減され、モータ４１の負荷が軽減される。
【００２９】
ピストンシャフト５は、ピストンピン４を半径方向外側から取り囲む部材で、末端部には、ピストンシャフト５等が抜けないように、抜け止め５ａ（図２）が設けられている。このピストンシャフト５は、ピストンボス部内で、フレーム１０、ピストンピン４及び第１のロッド２５に連結される。フレーム１０、ピストンピン４及び第１のロッド２５との連結については、後述する。さらに、ピストン３がピストン摺合せ装置に取り付けられた状態については、後述する。
【００３０】
架台２は、外力によって変形しにくいように鉄鋼材料で形成される。詳細な説明は省略するが、架台２の外形は略直方体状で、上面にはスリーブ１等が配置される。また、架台２の内部、この例では上面の下方には、第１及び第２のコンロッド４５、４６、クランク４２、クランクケース、及び駆動用のモータ４１等が収容されている。
【００３１】
支柱１５は、架台２の上面に固定された円柱状の部材で、上面から上方に鉛直に延びる。この例の支柱１５は鉄鋼製である。なお、当該支柱１５は、アルミニウム合金製でもよい。支柱１５の軸Ｏは、フレーム１０の軸Ｐと互いに平行になるように設けられている（図１）。フレーム１０についての詳細は後述する。
【００３２】
スリーブ１は、架台２の上面に配置され、外形は水平に長い略直方体である。このスリーブ１は、架台２上に設置されるときに水平方向に開口する断面円形のピストン挿入用穴１ｂが形成されている。このピストン挿入用穴にピストン３が挿入される。ピストン３が固定され、スリーブ１が往復移動することでピストンの摺合せが行われる。ピストン挿入用穴１ｂの深さは、ピストン３の摺合せのためのストローク（スリーブストローク）よりも深くなるように形成されている。
【００３３】
また、スリーブ１の側壁には２箇所に長穴１ａが形成される。２つの長穴１ａは、ピストン挿入用穴３の中心を挟んで互いに対向するように形成される。この長穴１ａは、ピストン挿入用穴１ｂの長手方向に沿って延びるように形成されている。この例では、長穴１ａは水平に長い。長穴１ａの長手方向長さは、スリーブストローク値以上となるように設定される。このスリーブ１は、第１のスライダ３５に固定される。第１のスライダ３５に固定されているときは、ピストン挿入用穴１ｂは水平に開口している。
【００３４】
第１のスライダ３５は、上面にスリーブ１が固定される。第１のスライダ３５の材質は、鉄鋼材料、アルミニウム合金、硬質プラスチック材料等から選定される。第１のスライダ３５の底面には、車輪が取り付けられ、第１のレール３１の上を走行可能である。
【００３５】
第１のレール３１は、耐摩耗性に優れる鉄鋼材料やアルミニウム合金からなる。この第１のレール３１は、第１のスライダ３５の車輪が走行可能に構成され、第１のロッド２５の軸Ｑに平行になるように架台２の上面に固定される（図１）。第１のレール３１の長さは、スリーブストローク長さ以上に設定される。
【００３６】
第１のロッド２５は、両端に貫通穴が形成された部材で、一方端（図１の左側）がピストン３に連結され、他方（図１の右側）が支柱１５に連結される。第１のロッド２５の一方の端部に形成される貫通穴には、ピストンシャフト５が挿入される。なお、貫通穴は、図１の紙面に垂直な方向に貫通している。他方の端部に形成される貫通穴には、軸部材が挿入される。この軸部材は、支柱１５に固定されている。
【００３７】
軸部材とピストンシャフト５は互いに平行に配置される。第１ロッドは、軸部材を回転中心として回動可能である。
【００３８】
第１のロッド２５の長さ（図１のａ）は、第２のロッド２６の区間長さ（図１のｂ）に等しくなるように設定する。第１のロッド２５と第２のロッド２６との関係については後述する。
【００３９】
第１のロッド２５の長手方向（中心軸）は、フレーム１０の軸Ｐおよび支柱１５の軸Ｏに対して垂直になるように配置される。
【００４０】
第１のロッド２５の材質は、外力によって変形し難いように、鉄鋼材料、アルミニウム合金、チタン合金、カーボン等から選定される。アルミニウム合金、チタン合金及びカーボン素材を用いると、ピストン３の周辺の重量が削減され、モータ４１の負荷が軽減される。
【００４１】
フレーム１０は、鉄鋼材料からなる。これにより外力に対して所定の強度が保たれ、変形しにくい。この例のフレーム１０の形状は、図２に示すように、断面がＨ形状となるように構成されている。フレーム１０の鉛直に延びる部分（鉛直部１０ｂ）は、スリーブ１を挟み込むように配置される。フレーム１０の水平に延びる部分（水平部１０ａ）は、スリーブ１の上面に間隔をあけて配置される。
【００４２】
フレーム１０の鉛直部１０ｂの下部には、貫通孔が形成され、ピストンシャフト５が挿入される。この貫通孔も、図１の紙面に垂直な方向に貫通している。これにより、フレーム１０は、ピストン３に接続されている。さらに、フレーム１０は、ピストンシャフト５及びピストンピン４を介して第１のロッド２５とも連結される。
【００４３】
水平部１０ａよりも上方の鉛直部１０ｂにも貫通孔が形成される。この貫通穴に軸部材が貫通し、第２のロッド２６が連結される。第２のロッド２６がフレーム１０に連結される状態は、後述する。
【００４４】
フレーム１０の鉛直部１０ｂの軸Ｐは、第１のロッド２５の軸Ｑに対して垂直になるように配置される（図１）。また、フレーム１０の鉛直部１０ｂの上端には、錘台１４が固定される。このとき、錘台１４は水平になるように固定されている。このとき錘１３は、軸Ｐと重心が重なるように設置される。
【００４５】
錘１３は、詳細な図示は省略しているが、鉄鋼材料や鉛合金等からなり、重心が取り易い形状が望ましい。この例では、中央に穴が形成されるいわゆるドーナツ状である。この錘１３は、錘１３の重心と軸Ｐが重なるように設置されている。
【００４６】
錘１３の重さは、ピストン３に負荷されるスラスト力と同等のものを選定される。すなわち、錘１３の重さは選択可能とし、機種によって異なる最適条件に適応可能である。詳細な図示は省略するが、錘１３は、錘ストッパで錘台１４に固定される。
【００４７】
錘台１４は、錘１３を固定するように形成され、スリーブ１内面のボア面と水平になるように設置される。また、錘台１４は、鉛直に延びる柱部が設けられており、錘１３は、錘１３の穴がこの柱を貫通するように配置される。
【００４８】
第２のロッド２６は、板状の部材である。この第２のロッド２６は、支柱１５の上部に取り付けられている。支柱１５の上部には、貫通穴が形成されており、この貫通穴に軸部材が挿入される。一方、第２のロッド２６の長手方向の中央には、貫通穴が形成されて、軸部材が挿入される。これにより、第２のロッド２６の中央が、軸部材を介して支柱１５に回動可能に取り付けられている。これらの貫通穴も、図１の紙面に垂直な方向に貫通している。
【００４９】
第２のロッド２６の一方（図１における左側）の端部には、貫通穴が形成される。フレーム１０の鉛直部１０ｂの上部に形成される貫通穴に挿入される軸部材が、第２のロッド２６の貫通穴に挿入されることによって、フレーム１０と第２のロッド２６が連結される。第２のロッド２６の他方（図１における右側）の端部には、第１のバランス錘２１が取り付けられている。
【００５０】
第１のバランス錘２１は、鉄鋼材料又は鉛からなる。第１のバランス錘２１の重さは、フレーム１０、ピストンピン４、ピストンシャフト５の合計重量と同じになるように設定されている。第１のバランス錘２１は、軸Ｏから第１のバランス錘２１の重心までの距離ｃが、軸Ｏからフレーム１０の軸Ｐまでの距離ｂと同じになるように配置される。
【００５１】
一方、架台２の上面には、第２のレール３２が配置される。この第２のレール３２は、支柱１５を挟んで第１のレール３１の延長上（図１における右側に延長した部分）に設置される。この第２のレール３２は、第２のスライダ３６に取り付けられた車輪が走行可能な形状で、第１のロッド２５の軸Ｑに平行に設置される。第２のレール３２の長さは、スリーブストローク長さ以上である。第２のレール３２の材質は、第１のレール３１と同様である。
【００５２】
第２のスライダ３６は、第２のレール３２上を走行するもので、上面には第２のバランス錘２２が取り付けられている。第２のスライダ３６の下部には、第２のレール３２を走行する車輪が設けられている。第２のスライダ３６の材質は、第１のスライダ３５の材質と同様である。
【００５３】
第２のバランス錘２２の重さは、スリーブ１と同じになるように設定されている。第２のバランス錘２２の材質は、第１のバランス錘２１等と同様である。
【００５４】
クランク４２は、鉄鋼材料からなり、第１のスライダ３５と第２のスライダ３６の間に配置される。この例では、支柱１５の下方に配置される。クランク４２の下方には、モータ４１が取り付けられて、クランク４２を回転させている。クランク４２の軸は、モータ４１の駆動軸に接続される。
【００５５】
クランクケースは、クランク４２を収容する部材で、鉄鋼材料からなる。クランクケースの外壁には、モータマウントが取り付けられる。
【００５６】
クランク４２には、２本のコンロッド、すなわち第１のコンロッド４５及び第２のコンロッド４６が接続されている。第１のコンロッド４５の一方（図１における左側）の端部は、第１のスライダ３５の下部に設けられたスライダシャフト４７に接続され、もう一方（図１における右側）の端部は、クランク４２に接続される。第１のコンロッド４５及びスライダシャフト４７は、ベアリングを介して接続される。同様に、第１のコンロッド４５及びクランク４２は、ベアリングを介して接続される。
【００５７】
第２のコンロッド４６の一方（図１における右側）の端部は、第２のスライダ３６の下部に設けられたスライダシャフト４７に接続され、もう一方（図１における左側）の端部は、クランク４２に接続される。第２のコンロッド４６及びスライダシャフト４７は、ベアリングを介して接続される。同様に、第２のコンロッド４６及びクランク４２は、ベアリングを介して接続される。
【００５８】
第１及び第２のコンロッド４５、４６は、外力によって変形しにくい鉄鋼材料、アルミニウム合金及びチタン合金等から選定される。
【００５９】
このピストン摺合せ装置は、回転数表示部１６と、インバータ１７と、を有する。インバータ１７でモータ４１を制御することで、回転数をコントロールできる。回転数は、回転数表示部１６に表示される。この表示で、モータ４１の回転数を確認しながら、所定の回転数となるようにコントロールできる。
【００６０】
続いて、スリーブ１にピストン３を取り付ける手順について説明する。先ず、ピストン３をスリーブ１のピストン挿入用穴１ｂに入れる。この後に、ピストンピン４及びピストンシャフト５を長穴１ａに貫通させ、ピストン３に取り付ける。次に、第１のロッド２５を、ピストンピン４に取り付ける。このとき、ピストンピン４が分割した状態で第１のロッド２５を挟み込んで固定する。これにより、第１のロッド２５とピストン３が連結される。
【００６１】
長穴１ａからスリーブ１の外側に突出しているピストンシャフト５をフレーム１０の鉛直部１０ｂに取り付ける。これよに、フレーム１０とピストンピン４がピストンシャフト５を介在して連結される。この後に、ピストン３に潤滑油を給油する。なお、ピストン３をスリーブ１内に入れる前にも潤滑油を塗布してもよい。以上で、ピストン３の取付けが完了する。
【００６２】
この状態で、モータ４１を駆動することで、クランク４２を介して第１及び第２のスライダ３５、３６が往復移動をする。このとき、ピストン３は止まった状態で、スリーブ１が第１のスライダ３５と共に往復移動することで、摺合せを行う。このとき、スリーブ１および第２のバランス錘２２は、クランク４２によって１８０°の位相差で駆動される。
【００６３】
以上の説明からわかるように本実施形態のピストン摺合せ装置は、以下の効果を得ることができる。
【００６４】
ピストン３は、フレーム１０や第１及び第２のロッド２５、２６等で構成されるリンク構造で接続される。この例では、支柱１５と第１のロッド２５との接続部を回動中心とする回転方向の自由度がある。円弧の動きができる領域が小さいため、ほぼ上下方向の自由度とみなすことができる。また、ピストン３は、ピストンピン４の軸を中心とする回転方向には拘束されていない。このため、ピストン３は、ピストンピン４を中心とした回転方向の自由度がある。
【００６５】
結果として、ピストン速度（正確にはシリンダ速度）の変化に追随してピストン３が揺れ動くことが可能となり、ピストン３が挿入されているスリーブ１と、ピストン３のスカート部が偏りなく接触し、ピストン３をエンジンアッシー組み込み時と同様の摺動条件に設定することが可能になる。
【００６６】
ピストン３をスリーブ１に挿入した状態で、ピストン３にピストンピン４およびピストンシャフト５を挿入することができる。このため、取り回し、取り付け作業が効率良くできる。また、ピストン３にピストンピン４およびピストンシャフト５を挿入した状態で、スリーブ１をストロークすることが可能になる。
【００６７】
錘１３の荷重を直接ピストンピン４に作用させることができる。この荷重はピストンピン４からピストン３のスカート部に伝わり、摺り合わせに必要なピストン３のスカート部をスリーブ１に押し付ける力となる。これにより、力の伝達経路をエンジンアッシーの場合と同等にできるため、エンジンアッシーの場合と同等の摺合せを行うことが可能になる。
【００６８】
ピストン３に偏った荷重が付加されるのを抑制することができ、ピストンスカート全体を良好に摺り合せることができる。
【００６９】
下記の式（Ａ）が成立するように、フレーム１０、ピストンピン４、ピストンシャフト５、支柱１５、支柱１５、フレーム１０が配置されている。
（フレーム重量＋ピストンピン重量＋ピストンシャフト重量）×（軸Ｏから軸Ｐまでの距離ｂ）＝（バランス錘）×（軸Ｏからバランス錘の重心までの距離ｃ）・・・（Ａ）
【００７０】
このように配置することで、フレーム１０、ピストンピン４およびピストンシャフト５の重量が、第１のバランス錘２１で釣り合わされ、キャンセルされる、その結果、錘１３の重量による荷重を、ピストン３に与えるスラスト力とすることが可能になる。
【００７１】
このようにスラスト力を作用させることで、以下の効果がある。図４は、クランク角とスラスト力の関係の一例を示すグラフである。破線は、エンジンアッシーを用いた場合、すなわち従来手法のスラスト力を示し、実線は本実施形態のピストン摺合せ装置のスラスト力である。
【００７２】
図４に示すように、従来手法では、ピストン３へ作用する力は間欠的であるために効率的な摺合せが行えない。これに対して、本実施形態の装置を用いることで、一定のスラスト力をピストン３に作用させることが可能となり、効率的な摺合せが可能になる。
【００７３】
スリーブ１と同等の動きを行うような、第２のバランス錘２２が設置された第２のスライダ３６を配置する。具体的には、下記式（Ｂ）が成立し、スリーブ１および第２のバランス錘２２は、クランク４２によって１８０°の位相差で駆動される。
（スリーブ１の重さ）×（第１のコンロッドの腕の長さ）＝（第２のバランス錘）×（第２のコンロッドの腕の長さ）・・・（Ｂ）
【００７４】
第２のバランス錘２２によって、スリーブ１のスライドによる重心変化およびクランク４２の軸の倒れが抑制される。その結果、振動と騒音の低減およびクランク４２２３の滑らかな回転を可能にする。
【００７５】
図５は、摺合せ時間と、ピストン３の表面粗さの関係の一例を示すグラフである。破線は、エンジンアッシーを用いた場合、すなわち従来手法の表面粗さの推移を示し、実線は、本実施形態のピストン摺合せ装置の表面粗さの推移を示している。
【００７６】
本実施形態では、従来手法に比べて、約３分の１の摺合せ時間で収束点に到達している。収束点は、摺合せ形状に相当する表面粗さである。この結果から、従来手法に比べて摺合せ時間を短縮することが可能になる。
【００７７】
図６は、浮動式ライナ式の摺動ロス測定装置の概略図である。この装置は、シリンダ５０をラテラルストッパ５１及びシリンダケース５２で支持し、例えば図１のピストン３の摺動ロスをロードセル５４で測定する装置である。ロードセル５４は、シリンダケース５２の下方に配置される。シリンダ５０は、ラテラルストッパ５５で支持される。シリンダ５０にピストン３を挿入させて往復移動させる。このときの摺動ロスを、シリンダケース５２等を介してロードセル５４で測定する。
【００７８】
図７は、図６の装置で摺動ロスを測定した結果の一例を示すグラフで、図１のピストン摺合せ装置で摺合せを実施したものと未実施のものを示している。摺合せ前と比較して、摺動ロスが約２０％低減される良好な効果が確認できた。
【００７９】
本実施形態によれば、エンジンアッシーを用いずに、エンジンアッシーを用いた場合と略同等の摺動損失が小さいピストンの外周形状を、短時間で作製することが可能となる。また、ピストン摺合せ装置の始動後、最も効率的な摺り合せができる回転数に直ちに移行することができるため、暖機運転の必要がなく、摺り合わせ時間を短縮できる。
【００８０】
さらに、ピストン３に連続的なスラスト力を負荷した効率的な摺合せができる。そのため、エンジンアッシーを用いた場合の「吸気」、「圧縮」、「排気」の無駄な行程が発生することなく、摺合せ時間を短縮できる。
【００８１】
しかも、ピストン摺合せ装置における摺動部品は、摺合せを行うピストン３のみである。そのため、ピストン３以外の周辺部品の潤滑を考慮する必要がなく、さらに、ピストン３以外の周辺部品を用意する必要がない。また、エンジンアッシーを組み上げる時間が短縮できる。さらに、潤滑に関しても、オイルヒータを用いて温めたオイルを供給するのみでよいため、オイル量を低減できる。
【００８２】
さらに、燃料の燃焼による爆発圧力を必要としないため、大きな騒音、熱および排気ガスが発生しない。そのため、防音壁、防火壁、消化設備、排気設備などの特殊な実施環境を用意する必要が無いため、ピストン摺合せ装置の設置場所および摺合せの動作環境が制限されることがない。
【００８３】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態のピストン摺合せ装置の概略正面図である。本実施形態は、第１の実施形態（図１等）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００８４】
本実施形態のピストン摺合せ装置の荷重発生部は、油圧シリンダ７１と、油圧ポンプ７２と、ロードセル７３と、スラスト力コントローラ７４と、を有する。荷重発生部は、スラスト力を油圧シリンダ７１及び油圧ポンプ７２により作用させる。油圧シリンダ７１は、ピストンピン４に連結され、荷重を作用するように構成される。荷重の大きさは、ロードセル７３により測定される。この測定値に基づいて、スラスト力コントローラ７４で荷重を制御する。
【００８５】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られると共に、摺り合わせ条件が変わっても段取り換えの工数は発生しないため、より効率的な摺り合わせを行うことができる。
【００８６】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００８７】
上記実施形態では、荷重発生部は、錘１３の自重、又は油圧シリンダ７１を用いているがこれに限らない。例えば、弾性部材等を用いてピストンピン４に押し付け力を作用させるように構成してもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、荷重の発生方向を鉛直下向きにしているが、これに限らない。荷重が水平に作用するように構成してもよい。この場合、ピストン３は鉛直方向に往復移動するように構成される。
【符号の説明】
【００８９】
１  スリーブ
１ａ  長穴
１ｂ  ピストン挿入用穴
２  架台
３  ピストン
４  ピストンピン
５  ピストンシャフト
５ａ  抜け止め
１０  フレーム
１０ａ  水平部
１０ｂ  鉛直部
１３  錘
１４  錘台
１５  支柱
１６  回転表示部
１７  インバータ
２１  第１のバランス錘
２２  第２のバランス錘
２５  第１のロッド
２６  第２のロッド
３１  第１のレール
３２  第２のレール
３５  第１のスライダ
３６  第２のスライダ
４１  モータ
４２  クランク
４５  第１のコンロッド
４６  第２のコンロッド
５０  シリンダ
５１  ラテラルストッパ
５２  シリンダケース
５４  ロードセル
５５  ラテラルストッパ
７１  油圧シリンダ
７２  油圧ポンプ
７３  ロードセル
７４  スラスト力コントローラ
【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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【図７】
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【図８】
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