(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造され円筒形状の内壁によって形成されるシリンダボアを加工する内壁加工工具と、前記内壁加工工具をシリンダボアの軸線を中心に回転させる回転手段と、前記内壁加工工具をシリンダボアの軸線方向に移動させる移動手段とを備えた加工装置で加工するシリンダボアの加工方法において、
前記内壁加工工具が、円柱形状の本体部と、前記本体部の先端側の円周上に転動可能に配置された複数の転動ボールにより前記内壁の鋳巣を押し潰す鋳巣押し潰し部と、前記先端側と前記本体部の基端側との間に配置され、前記鋳巣押し潰し部により加工された前記内壁に凹凸を形成する凹凸形成部とにより構成され、前記鋳巣押し潰し部が、前記シリンダボアの軸線方向に離隔して複数列有し、前記先端側のものよりも前記基端側のものほど前記転動ボールの転動の外径が大きく設定されており、前記内壁加工工具を前記回転手段により回転させるとともに、前記移動手段により前記シリンダボア内で移動させることにより、前記内壁を加工する内壁加工工程を含むことを特徴とするシリンダボアの加工方法。
【請求項２】
前記内壁加工工具が、前記凹凸形成部と前記基端側との間の円周上に転動可能に配置された複数の転動ボールにより前記凹凸が形成された前記内壁を押圧する凹凸押圧部を有することを特徴とする請求項１に記載のシリンダボアの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダボアの加工方法に関し、特に、鋳造され円筒形状の内壁によって形成されるシリンダボアの加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のシリンダボアとして、自動車のシリンダブロックに形成されたものがある。このシリンダブロックは、軽量なアルミ合金からなり、ダイカストなどの金型鋳造法により鋳造されることが多い。このシリンダブロックのシリンダボアには、収容されるピストンの摺動を円滑にするとともに耐摩耗性や耐衝撃性を高めるためシリンダライナが装着されている。しかしながら、より軽量化を図るためシリンダライナに代えて炭化クロムなどの硬質の金属からなる溶射皮膜がシリンダボアの内壁面に被覆されるライナレスのものもある。
金型鋳造法により鋳造されたシリンダブロックの場合、内部や表面に発生する空洞や凹みなどのいわゆる鋳巣が形成されてしまい鋳造欠陥となってしまうことがある。
このような鋳巣ができると、溶射皮膜で被覆してもシリンダボアの内壁面の空洞や凹みを埋めることは困難であり、シリンダボアの内壁面とピストンの外周面との間の気密性が損なわれてしまう。そのため、溶射皮膜の形成に先立って鋳巣を補修する必要がある。
【０００３】
このような鋳巣を補修するシリンダボアの加工方法として、先端部分にすくい面および前切れ面を有する工具をシリンダボアの内壁面に対して相対的に円周方向および軸方向に移動させることにより、内壁面の鋳巣を補修するものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
このシリンダボアの加工方法においては、鋳巣の周辺の材料を、すくい面で円周方向に塑性流動させるとともに前切れ面で軸方向に塑性流動させて鋳巣を補修するようにしている。
【０００４】
また、シリンダボアの加工方法として、シリンダボアの内壁面を押圧する球面を有する押圧ボールを備える表面加工工具と、押圧ボールを内壁面の周方向に相対的に移動させて押圧ボールを転動させつつ球面で内壁面を押圧するボール転動手段と、表面加工工具をシリンダボアの軸方向に相対移動させる送り手段とにより加工するものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
この加工方法においては、押圧ボールを押し込むことにより行う局所の加工範囲を鋳物の材質および肉厚に応じた範囲に設定することで、表面加工による材料流れ範囲をシリンダボアの内壁面の近傍に集中させ、外周側には変形が及ばないようにするようにしている。
その結果、円筒部の外面が変形したり円筒部が割れたりといった鋳物の破壊が抑制されることになる。このような加工を複数回に分けて繰り返し行うことで、凹凸の小さい滑らかな加工面が広い範囲で得られるとともに、一回の押圧ボールの押込量を増大させることなく比較的大きな鋳巣を補修することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４０５６６号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５３５７号公報
【特許文献３】特開２０１１−０３６９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような特許文献１、２に記載のシリンダボアの加工方法においては、アルミ合金からなる鋳巣の周辺部分が塑性流動により加工されるので、表面加工工具の刃にアルミ凝着が起き易い。この表面加工工具のすくい面や前切れ面の付近にアルミニウムの被切削材が凝着してしまうと、切りくずの排出性が低下し，切削抵抗が増加するなどの弊害により生産性が悪化してしまうという問題がある。
【０００７】
さらに、塑性流動により形成される塑性流動層は、比較的に薄く形成されてしまうので、その後の溶射前粗面化処理工程で、ショットブラスト、ウォータージェットや機械加工の際に鋳巣に被覆した塑性流動層が破損してしまう可能性があるという問題がある。
また、特許文献３に記載のシリンダボアの加工方法においては、押圧ボールを押し込む加工により外周側に変形が及ばないようにするため、押圧ボールの押込量を小さくするとともに、繰り返して複数回行うようにしている。特に、シリンダボアとシリンダブロックの外壁がウォータージャケットによって中州となり、比較的剛性が低くなるオープンデッキのシリンダブロックの場合は、押圧ボールの押圧により変形し易いので、押込量をより小さくし、繰り返し回数を増大させる必要がある。
その結果、押圧ボールの押込代の異なる複数の工具を必要とし、工具の数分だけ繰り返して加工する工程を経る必要がある。複数の工程を別々に行うと、生産効率が低下するだけでなく、各工程における工具の軸心ずれによりシリンダボアの内壁面の品質が低下してしまう可能性があるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、比較的に剛性の低いシリンダボアであっても、高い生産効率で良好な品質が得られるシリンダボアの加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るシリンダボアの加工方法は、上記課題を解決するため、（１）鋳造され円筒形状の内壁によって形成されるシリンダボアを加工する内壁加工工具と、前記内壁加工工具をシリンダボアの軸線を中心に回転させる回転手段と、前記内壁加工工具をシリンダボアの軸線方向に移動させる移動手段とを備えた加工装置で加工するシリンダボアの加工方法において、前記内壁加工工具が、円柱形状の本体部と、前記本体部の先端側の円周上に転動可能に配置された複数の転動ボールにより前記内壁の鋳巣を押し潰す鋳巣押し潰し部と、前記先端側と前記本体部の基端側との間に配置され、前記鋳巣押し潰し部により加工された前記内壁に凹凸を形成する凹凸形成部とにより構成され、前記鋳巣押し潰し部が、前記シリンダボアの軸線方向に離隔して複数列有し、前記先端側のものよりも前記基端側のものほど前記転動ボールの転動の外径が大きく設定されており、前記内壁加工工具を前記回転手段により回転させるとともに、前記移動手段により前記シリンダボア内で移動させることにより、前記内壁を加工する内壁加工工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、本発明に係るシリンダボアの加工方法においては、比較的に剛性の低いオープンデッキ構造のシリンダボアであっても、高い生産効率で良好な品質のシリンダボアが得られる。すなわち、内壁加工工具が、シリンダボアの軸線方向に離隔して複数列の、かつ先端側のものよりも前記基端側のものほど転動ボールの転動の外径が大きく設定された鋳巣押し潰し部、凹凸形成部および凹凸押圧部を有しているので、次のような作用効果がある。
【００１１】
内壁加工工具がシリンダボア内に挿入される際に、シリンダボアの内壁部分に発生した鋳巣が、鋳巣押し潰し部により押し潰されて消滅し、凹凸の少ない平坦な面が得られる。
続いて、内壁加工工具の凹凸形成部により、鋳巣押し潰し部により加工された内壁部分に凹凸が形成されるので、鋳巣押し潰し部による鋳巣押し潰し加工に連続して凹凸加工をすることができる。すなわち、鋳巣押し潰し加工および粗面化加工を一つの内壁加工工具で行うことができるという作用効果がある。
【００１２】
したがって、本発明に係るシリンダボアの加工方法においては、内壁加工工具により鋳巣押し潰し加工および租面化加工が１工程に集約され、１回の内壁加工工具の往復動、すなわちワンストロークで鋳巣押し潰し加工および租面化加工を行うことができる。
その結果、高い生産効率が得られるとともに、ばらつきの少ない高い精度を有するシリンダボアが得られるという作用効果がある。
なお、本発明に係るシリンダボアは、鋳造され円柱形状の内壁によって形成されるもので、内壁面およびこの内壁面から所定の深さまでの内壁部分を含んでいる。
【００１４】
特に、本発明に係るシリンダボアの加工方法においては、複数の転動ボールの配置列に対して、離隔配置列を複数列有するので、すなわち、転動ボールの配置列が複数で構成されているので、次のような作用効果がある。
【００１５】
すなわち、この転動ボールの配置列が、例えば、３列で構成され、第１鋳巣押し潰し部、第２鋳巣押し潰し部および第３鋳巣押し潰し部の各外径をＤ１、Ｄ２、Ｄ３とすると、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３を満たすように各鋳巣押し潰し部を形成することができる。
その結果、内壁加工工具がシリンダボア内に挿入されると、第１鋳巣押し潰し部、第２鋳巣押し潰し部および第３鋳巣押し潰し部の順に徐々に鋳巣が少しずつ押圧して潰される。
このように、徐々に鋳巣が少しずつ押圧して潰されると、一度の大きな押し込み代による過度な荷重がシリンダボアの内壁部分に加わることがなく、オープンデッキ構造の比較的剛性の低いシリンダボアであっても、好適に加工することができる。
【００１６】
また、徐々に鋳巣が少しずつ押圧されて潰されると、内部の鋳巣が押し潰されて扁平形状に変形する。この場合、後の粗面化加工により、鋳巣が露出したとしても、扁平形状になっているので、溶射処理後の被覆面が凹形状に凹むことがなくなる。また、表面に露出した鋳巣に対して、鋳巣サイズ以上の押し込み代で押し潰すことになり、鋳巣が消滅して凹凸の少ない平坦な面が得られる。
この押し潰し加工により、シリンダボアの内壁部分の表層は、鋳巣低減された緻密な粗材に改質されており、従来のような鋳巣が起因となり、粗面化加工された凹凸部分が崩れてしまうという問題が解消される。すなわち、シリンダボアの内壁面の全面に渡って良好な品質のシリンダボアを確保することができる。
【００１７】
この押し潰し加工を採用することにより、真空ダイカストのような精度が高く高価なダイカストによることなく、低コストのダイカストによりシリンダブロックを形成することができる。また、この押し潰し加工を採用することにより、内壁面の全面に渡って良好な品質が得られるので、内燃機関の作動状態においてシリンダボア内で消費するオイルの量を所定の品質要求レベルまで改善することが可能となる。
【００１８】
上記（１）または（２）に記載のシリンダボアの加工方法において、（３）前記内壁加工工具が、前記凹凸形成部と前記基端側との間の円周上に転動可能に配置された複数の転動ボールにより前記凹凸が形成された前記内壁を押圧する凹凸押圧部を有することを特徴とする。
【００１９】
この構成により、本発明に係るシリンダボアの加工方法においては、内壁加工工具の凹凸押圧部により、内壁加工工具の凹凸形成部により形成された内壁部分の凹凸が押圧されるので、凸部が押し潰されて開口の狭い凹部が凹凸形成部の凹凸加工に連続して加工される。この押圧加工により、後の溶射皮膜形成工程において形成された溶射皮膜が、凹部に食い込まれて、密着性がより強固になるといういわゆるアンカー効果が得られる。
その結果、後の溶射皮膜形成工程においてシリンダボアの内壁面の全面に渡って、高い品質を有する溶射皮膜を被覆することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、比較的に剛性の低いシリンダボアであっても、高い生産効率で良好な品質が得られるシリンダボアの加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシリンダボアの加工方法が適用されるシリンダブロックの斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るシリンダボアの加工方法が適用されるシリンダブロックの製造工程を示す工程図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るシリンダボアの加工方法における溶射処理面加工工程を示す図であり、シリンダブロックおよび加工装置を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るシリンダボアの加工方法における溶射処理面加工工程を示す図であり、（ａ）は、工具のＡ−Ａ断面を示す断面図を示し、（ｂ）は、シリンダボアに工具を挿入する直前の状態のシリンダボアの断面図を示す。
【図５】本発明の第１実施形態に係るシリンダボアの加工方法における鋳巣押し潰し加工を示すシリンダボアの部分断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るシリンダボアの加工方法における粗面化加工を示すシリンダボアの部分断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るシリンダボアの加工方法における溶射皮膜形成工程を示す図であり、シリンダブロックおよび加工装置を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るシリンダボアの加工方法における鋳巣押し潰し加工工程を示す図であり、シリンダブロックおよび加工装置を示す模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係るシリンダボアの加工方法における鋳巣押し潰し加工工程を示す図であり、（ａ）は、工具のＢ−Ｂ断面を示す断面図を示し、（ｂ）は、シリンダボアに工具を挿入する直前の状態のシリンダボアの断面図を示す。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るシリンダボアの加工方法における粗面化加工工程を示す図であり、シリンダブロックおよび加工装置を示す模式図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の変形例に係るシリンダボアの加工方法における鋳巣押し潰し加工工程および粗面化加工工程を示す図であり、（ａ）は、工具のＣ−Ｃ断面を示す断面図を示し、（ｂ）は、シリンダボアに工具を挿入する直前の状態のシリンダボアの断面図を示す。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るシリンダボアの加工方法における鋳巣押し潰し加工工程を示す図であり、シリンダブロックおよび加工装置を示す模式図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るシリンダボアの加工方法における鋳巣押し潰し加工工程を示す図であり、（ａ）は、工具のＤ−Ｄ断面を示す断面図を示し、（ｂ）は、シリンダボアに工具を挿入する直前の状態のシリンダボアの断面図を示す。
【図１４】本発明の第３実施形態の変形例に係るシリンダボアの加工方法における鋳巣押し潰し加工工程および粗面化加工工程を示す図であり、（ａ）は、工具のＥ−Ｅ断面を示す断面図を示し、（ｂ）は、シリンダボアに工具を挿入する直前の状態のシリンダボアの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るシリンダボアの加工方法を、内燃機関のシリンダブロックに形成されるシリンダボアに適用した第１実施形態ないし第３実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
まず、構成について説明する。
図１に示すように、第１実施形態に係るシリンダブロック１０は、直列４気筒の内燃機関を構成している。このシリンダブロック１０は、少なくとも１個のシリンダボアを備えていればよく、直列４気筒以外の内燃機関を構成するものであってもよい。例えば、単気筒でも多気筒でもよく、直列以外のＶ型でもよく水平対向型でもよい。また、ガソリンエンジンだけでなく、ディーゼルエンジンであってもよい。
【００２４】
シリンダブロック１０は、軽量なアルミニウム合金からなり、鋳造によって形成されている。このシリンダブロック１０は、上面部１１と、下面部１２と、側面部１３と、シリンダボア１４、１５、１６、１７と、ウォータジャケット１８とを有している。
上面部１１には、図示しないシリンダヘッドガスケットを介してシリンダヘッドが締結されるようになっている。
下面部１２には、図示しないクランクシャフトを収容するとともにエンジンオイルを貯留するオイルパンが締結されるようになっている。
側面部１３には、その前面側でクランクシャフトの動力をシリンダヘッドのカムシャフトに伝達するタイミングチェーンなどの伝達装置のカバーが締結されるようになっている。
【００２５】
シリンダボア１４は、前述のように、シリンダブロック１０の内壁によって円筒形に形成され、内壁面１４ａおよびこの内壁面から所定の深さまでの内壁部分１４ｂを含んだもので構成される。
シリンダボア１４は、鉛直方向に貫通しており、内部には図示しないピストンが収容され内壁面１４ａに沿って往復運動するようになっている。シリンダボア１４の内壁面１４ａの内径からなるボア径は、エンジンの諸元に応じて所定の大きさで形成されている。
シリンダボア１４の鉛直方向の長さは、ピストンの往復距離からなるピストンストロークの約２倍程度で形成されている。
シリンダボア１４は、内壁部分１４ｂに硬質金属からなる溶射皮膜が形成されており、シリンダライナのないいわゆるライナレスのシリンダで構成されている。
シリンダボア１５、１６、１７も、シリンダボア１４と同様に形成されている。
【００２６】
ウォータジャケット１８は、シリンダブロック１０の内壁によって形成された空洞からなり、シリンダボア１４、１５、１６、１７の外側の周囲やシリンダブロック１０の内部に適宜形成されている。この空洞内には、図示しないラジエータで熱交換された冷却水が流通するようになっている。シリンダボア１４、１５、１６、１７の外側の周囲にウォータジャケット１８が形成されることにより、冷却水による熱交換効率が高められており、ウォータジャケット１８でいわゆるオープンデッキのシリンダブロックが構成されている。
【００２７】
次いで、第１実施形態に係るシリンダブロック１０の製造工程について説明する。
図２に示すように、シリンダブロック１０の製造工程は、準備工程と、シリンダブロック鋳造工程と、ボア中・仕上ボーリング加工工程と、本発明の内壁加工工程としての溶射処理面加工工程と、溶射皮膜形成工程と、ホーニング加工工程とを含んで構成されている。
第１実施形態における溶射処理面加工工程は、本発明に係るシリンダボアの加工方法を構成している。
【００２８】
各工程は、上記の記載順に行われるが、準備工程は、製造工程に含まれていなくてもよい。また、必要に応じて各工程の間に測定や検査などの任意の工程を含めてもよい。
【００２９】
準備工程は、シリンダブロック１０を製造する鋳造装置や加工装置、治具や工具などの製造に必要なものを準備し、装置の点検、調整を含む公知の準備工程からなる。
【００３０】
シリンダブロック鋳造工程は、鋳造金型により鋳造する公知の工程からなり、このシリンダブロック鋳造工程によりアルミニウム合金からなる製品としてのシリンダブロック鋳物が得られる。鋳造金型は、互いに開閉可能な固定型および可動型で構成され、固定型は固定ダイに対向する面に取付けられ、可動型は、可動ダイに対向する面に取付けられている。可動型は、可動ダイにより固定型に対して離隔する方向および近接する方向に移動可能に構成されている。
【００３１】
固定型と可動型の合わせ面にはキャビティが形成され、固定型および可動型が型締め状態となった後、このキャビティ内に溶湯が充填される。その後、鋳造金型が冷却され充填された溶湯が凝固すると、可動型が移動して鋳造金型が開放されキャビィティ内のシリンダブロック鋳物が得られる。その後、必要に応じて他の工程、例えば、バリ除去加工などの工程が行われる。
【００３２】
ボア中・仕上ボーリング加工工程は、シリンダブロック鋳造工程により得られたシリンダブロック鋳物に、シリンダボア１４、１５、１６、１７の各下穴を機械加工する公知の工程からなる。
このボア中・仕上ボーリング加工工程においては、まず、荒ボーリング加工、すなわち中仕上ボーリング加工が行われ、次いで、ファインボーリング仕上加工、すなわち仕上ボーリング加工が行われる。
【００３３】
中仕上ボーリング加工は、例えば、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂを切削する切削刃が取り付けられた回転自在な加工スピンドルにより行われる。この加工スピンドルがシリンダボア１４の内壁面１４ａに接した状態でシリンダボア１４の軸線方向に進退移動することにより内壁部分１４ｂの切削が行われる。
【００３４】
仕上ボーリング加工は、中仕上ボーリング加工後に、この加工スピンドルの内壁面１４ａへの接触の状態を変えて行われる。例えば、加工スピンドルの押圧力、移動速度や回転速度を調節したり、仕上用の加工スピンドルに替えて仕上加工が行われる。
仕上ボーリング加工により、所期の諸元を有するシリンダボア１４が得られる。シリンダボア１５、１６、１７もシリンダボア１４と同様に中仕上ボーリング加工および仕上ボーリング加工が行われる。
【００３５】
溶射処理面加工工程は、図３に示す加工装置２０により行われる。この溶射処理面加工工程においては、次工程の溶射皮膜形成工程によりシリンダボア１４の内壁面１４ａに溶射皮膜が適切に被覆されるよう、好適な内壁面１４ａが形成される。この溶射処理面加工工程により、いわゆる鋳巣押し潰し加工および粗面化加工が施される。
【００３６】
加工装置２０は、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂを加工する内壁加工工具２１と、内壁加工工具２１をシリンダボア１４の軸線を中心に回転させる回転手段２２と、内壁加工工具２１をシリンダボア１４の軸線方向に移動させる移動手段２３と、案内手段２４と図示しない制御手段、電源供給手段および装置本体を備えている。制御手段は、回転手段２２の回転および移動手段２３の移動を制御するようになっている。電力供給手段は、回転手段２２および移動手段２３に電力を供給するようになっている。装置本体は、回転手段２２、移動手段２３および案内手段２４を支持するとともに、所定の設置個所として、例えば、所定の地耐力を有する地盤に設けられた基礎となるコンクリートブロックに設置されている。
【００３７】
内壁加工工具２１は、図４に示すように、本体部３１と、鋳巣押し潰し部３２と、凹凸形成部３３と、凹凸押圧部３４とを有している。
【００３８】
本体部３１は、円柱形状に形成されており、基端側３１ｋが回転手段２２に連結され回転するようになっている。先端側３１ｓに鋳巣押し潰し部３２が設けられ、基端側３１ｋに凹凸押圧部３４が設けられ、基端側３１ｋと先端側３１ｓとの間に凹凸形成部３３が設けられている。
【００３９】
鋳巣押し潰し部３２は、先端側３１ｓから基端側３１ｋに向かって第１鋳巣押し潰し部４１、第２鋳巣押し潰し部４２、第３鋳巣押し潰し部４３が設けられている。
第１鋳巣押し潰し部４１は、本体部３１の円周上に等間隔に形成された４個の溝４１ｍと、各溝４１ｍに１個ずつ転動自在に介装された転動ボール４１ｂとを有している。
本体部３１が回転すると、各転動ボール４１ｂも本体部３１とともに回転し、第１鋳巣押し潰し部４１がシリンダボア１４に挿入された際に、各転動ボール４１ｂがシリンダボア１４の内壁面１４ａ上で転動しつつ回転するようになっている。
【００４０】
転動ボール４１ｂは、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂよりも硬い材料、例えば、鋼球で形成されている。溝４１ｍに介装された４個で構成される転動ボール４１ｂの外径Ｄ１は、シリンダボア１４の内壁面１４ａの内径ｄよりも僅かに大きくなるように形成されている。すなわち、転動ボール４１ｂには、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された鋳巣Ｈを押し潰して内壁部分１４ｂが平坦になるよう所定の押し込み代が設けられている。
【００４１】
第２鋳巣押し潰し部４２も、第１鋳巣押し潰し部４１と同様、本体部３１の円周上に等間隔に形成された４個の溝４２ｍと、各溝４２ｍに１個ずつ転動自在に介装された転動ボール４２ｂとを有している。本体部３１が回転すると、各転動ボール４２ｂも本体部３１とともに回転し、第２鋳巣押し潰し部４２がシリンダボア１４に挿入された際に、各転動ボール４２ｂがシリンダボア１４の内壁面１４ａ上で転動しつつ回転するようになっている。
【００４２】
転動ボール４２ｂも、鋼球で形成されており、溝４２ｍに介装された４個で構成される転動ボール４２ｂの外径Ｄ２は、転動ボール４１ｂの外径Ｄ１よりも僅かに大きくなるように形成されている。すなわち、転動ボール４２ｂには、転動ボール４１ｂにより押し潰されたシリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された鋳巣Ｈを、さらに押し潰して内壁部分１４ｂが平坦になるよう、転動ボール４１ｂよりも大きな押し込み代が設けられている。
【００４３】
第３鋳巣押し潰し部４３も、第１鋳巣押し潰し部４１と同様、本体部３１の円周上に等間隔に形成された４個の溝４３ｍと、各溝４３ｍに１個ずつ転動自在に介装された転動ボール４３ｂとを有している。
本体部３１が回転すると、各転動ボール４３ｂも本体部３１とともに回転し、第３鋳巣押し潰し部４３がシリンダボア１４に挿入された際に、各転動ボール４３ｂがシリンダボア１４の内壁面１４ａ上で転動しつつ回転するようになっている。
【００４４】
転動ボール４３ｂも、鋼球で形成されており、溝４３ｍに介装された４個で構成される転動ボール４３ｂの外径Ｄ３は、転動ボール４２ｂの外径Ｄ２よりも僅かに大きくなるように形成されている。すなわち、転動ボール４３ｂには、転動ボール４１ｂにより押し潰されたシリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された鋳巣Ｈを、さらに押し潰して内壁部分１４ｂが平坦になるよう、転動ボール４１ｂよりも大きな押し込み代、すなわち潰し代が、鋳巣Ｈの最大径Ａとほぼ同じ大きさになるよう設けられている。
【００４５】
この鋳巣押し潰し部３２の押し潰し作用により、図５に示すように、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された鋳巣Ｈは押し潰される。この押し潰しにより、シリンダボア１４の鋳巣Ｈが補修され、凹凸の少ないほぼ平坦な内壁面１４ａが得られる。
【００４６】
凹凸形成部３３は、本体部３１の円周上に複数個配置された切削刃３３ｅからなり、本体部３１の回転とともに回転し、本体部３１の軸線方向の移動とともに移動するようになっている。これらの動作により、凹凸形成部３３がシリンダボア１４内に挿入された際、鋳巣押し潰し部３２により補修されて平坦になっている内壁部分１４ｂに、図６に示すように、内壁面１４ａから所定の深さで凹んだ螺旋状の溝が形成されるようになっている。
【００４７】
凹凸押圧部３４は、本体部３１の円周上に等間隔に形成された４個の溝３４ｍと、各溝３４ｍに１個ずつ転動自在に介装された転動ボール３４ｂとを有している。
本体部３１が回転すると、各転動ボール３４ｂも本体部３１とともに回転し、凹凸押圧部３４がシリンダボア１４に挿入された際に、各転動ボール３４ｂがシリンダボア１４の内壁面１４ａ上で転動しつつ回転するようになっている。
【００４８】
転動ボール３４ｂは、鋼球で形成されており、溝３４ｍに介装された４個で構成される転動ボール３４ｂの外径Ｄ４は、図６に示す凹凸形成部３３で形成されたシリンダボア１４の内壁面１４ａの内径ｄ２よりも僅かに大きくなるように形成されている。すなわち、転動ボール３４ｂには、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された凸部１４ｔを押し潰して凹部１４ｏの開口が狭くなるよう所定の押し込み代Ｏｄが設けられている。
この凹凸押圧部３４がシリンダボア１４内に挿入された際、凹凸形成部３３で形成された凹凸を有する内壁部分１４ｂに、図６に示すように、開口が狭くなった凹部１４ｏが内壁面１４ａに形成されるようになっている。
【００４９】
この凹凸形成部３３および凹凸押圧部３４の加工により、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに粗面化加工が施されたことになる。
したがって、内壁加工工具２１が、シリンダボア１４内に挿入され、シリンダボア１４から取り出される往復動で、すなわち、内壁加工工具２１の１ストロークで、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂの鋳巣押し潰し加工および粗面化加工が行われる。
【００５０】
回転手段２２は、主軸モータからなり、例えば、運転速度範囲が広い誘導電動機や高出力が可能な永久磁石型同期電動機などの回転電機により構成されている。この回転手段２２は、移動手段２３に支持されるとともに、制御手段の指令により内壁加工工具２１を回転させるようになっている。
【００５１】
移動手段２３は、鉛直方向に往復移動するスライド機構からなり、例えば、ステッピングモータを備えたラックピニオン機構により構成されている。この移動手段２３は、制御手段の指令により、回転手段２２および内壁加工工具２１をシリンダボア１４の軸線方向に移動させるようになっている。
【００５２】
案内手段２４は、シリンダブロック１０の上面部１１に配置され、回転手段２２による内壁加工工具２１を回転自在に支持するとともに内壁加工工具２１をシリンダボア１４の軸線方向に案内するようになっている。
【００５３】
溶射皮膜形成工程は、シリンダボア１４の内壁面１４ａに皮膜を形成する公知の工程からなる。公知の工程として、例えば、前処理工程および溶射処理工程により行われる。
前処理工程は、内壁面１４ａと溶射皮膜間の密着性を向上させる処理で、洗浄処理および粗面化処理からなる。洗浄処理では、内壁面１４ａに付着した酸化物や不純物が溶剤洗浄などの洗浄により除去される。粗面化処理では、内壁面１４ａに微小な凹凸を形成するようグリッドブラスト法やアルミナブラスト法により行われ、溶射皮膜の密着性が向上する。
【００５４】
溶射処理工程は、図７に示すように、溶射皮膜形成装置３０により行われる。
溶射皮膜形成装置３０は、溶融材料を溶射する溶射ガン５１と、溶射ガン５１をシリンダボア１４の軸線を中心に回転させる回転手段５２と、溶射ガン５１をシリンダボア１４の軸線方向に移動させる移動手段５３と、案内手段５４と図示しない制御手段、電源供給手段、ガス供給手段および装置本体を備えている。制御手段は、回転手段５２の回転および移動手段５３の移動、ガス供給手段のガス供給を制御するようになっている。電力供給手段は、回転手段５２および移動手段５３に電力を供給するようになっている。装置本体は、回転手段５２、移動手段５３、案内手段５４およびガス供給手段を支持するとともに、所定の設置個所として、例えば、所定の地耐力を有する地盤に設けられた基礎となるコンクリートブロックに設置されている。この溶射皮膜形成装置３０は、シリンダボア１４の下部に通風路を有するダクトを介して接続され、シリンダボア１４内の空気を吸引する図示しない吸引装置を備えている。この吸引装置は、溶射皮膜形成の際にシリンダボア１４内の空気を図７の矢印で示すように吸引し、溶射皮膜内への酸化物などの異物の巻き込みを防止するようになっている。
【００５５】
溶射ガン５１は、溶射ノズル部５１ｎ、ワイヤ５１ｗと、ワイヤ送給部５１ｓとを備えている。
溶射ノズル部５１ｎは、内部に図示しないカソード電極を備え、このカソード電極とアノード電極となるワイヤ５１ｗの先端との間に電圧を印加するようになっている。
溶射ノズル部５１ｎにおいては、図示しないガス供給源から溶射ガン５１に供給された混合ガスが放出口から放出されると、アークが発生し点火して、アークの熱によってワイヤ５１ｗの先端が溶融するようになっている。
ワイヤ５１ｗは、鉄系金属からなる溶射用材料からなり、ワイヤ送給部５１ｓの上端から挿入されるようになっている。挿入されたワイヤ５１ｗはワイヤ送給部５１ｓにより、溶射ノズル部５１ｎまで供給される。
【００５６】
ワイヤ５１ｗは、その溶融に伴って、ワイヤ送給部５１ｓにより前方に順次送給される。これとともに、ガス供給源から溶射ガン５１に供給された高圧の空気からなるアトマイズエアが開口からワイヤ５１ｗの先端付近に向けて放出される。これにより、ワイヤ５１ｗの溶融物、すなわち溶融材料が前方へ向けて射出され、シリンダボア１４の内壁面１４ａに付着して溶射皮膜が形成されるようになっている。
【００５７】
回転手段５２は、回転電機により構成されており、移動手段２３に支持されるとともに、制御手段の指令により溶射ガン５１を回転させるようになっている。
【００５８】
移動手段５３は、鉛直方向に往復移動するスライド機構からなり、例えば、ステッピングモータを備えたラックピニオン機構により構成されている。この移動手段５３は、制御手段の指令により、回転手段５２および溶射ガン５１をシリンダボア１４の軸線方向に移動させるようになっている。
【００５９】
案内手段５４は、シリンダブロック１０の上面部１１に配置され、回転手段５２による溶射ガン５１を回転自在に支持するとともに溶射ガン５１をシリンダボア１４の軸線方向に案内するようになっている。
【００６０】
このように構成した溶射皮膜形成装置３０は、溶射ガン５１を、シリンダボア１４内に挿入して回転させつつシリンダボア１４の軸線方向に移動させることで、内壁面１４ａに向けて、噴霧を噴射して溶射皮膜を形成する。この際、溶射ガン５１は、溶射皮膜が所定の膜厚となるよう、シリンダボア１４のほぼ全長にわたる領域を軸線方向に、例えば５回程度往復移動する。なお、往復させずに、一方向への１回の移動であってもよい。
【００６１】
ホーニング加工工程は、ホーニング砥石をシリンダボア１４の内壁面１４ａに押し付けながら、これを回転させると同時に軸方向に往復動させて、クロスハッチと呼ばれる交差した微小な研削条痕を内面に形成する公知の工程からなる。このホーニング加工により、内壁面１４ａに供給された潤滑油がクロスハッチの微小な凹凸部に入り込んで保油性が向上するため、適正な油膜を形成することができる内壁面１４ａが得られる。
【００６２】
このようなホーニング加工を行う装置として、ホーニングヘッドに装着したホーニング砥石をテーパーコーンによりシリンダボアに押圧する装置や、研削用の砥石を油圧により研削面に押圧する装置が挙げられる。このホーニング加工装置は、例えば、小さく分割された砥石を軸方向及び周方向に複数個配置した加工ヘッドを設け、砥石を押圧するピストンに外部から順次油圧を作用させながら、加工ヘッドを回転させるとともに軸方向に移動させて円筒状部材の内面を研削するよう構成されている。
【００６３】
なお、内燃機関の作動状態においてシリンダボア１４の真円度を確保するには、熱応力などの力による変形を考慮して、シリンダブロック１０の製作時のシリンダボア１４は、予めその変形を補償するような形状にホーニング加工するようにしてもよい。
【００６４】
この場合、シリンダボア１４の形状は、円形断面とは僅かに相違する形状で、その相違の程度がシリンダボア１４の軸方向位置あるいは周方向の位置に応じて異なる複雑な形状となる。このような形状にシリンダボア１４を加工するには、例えば切削・研削加工用のＮＣ加工機を使用し、３軸方向の工具の移動を精密に制御したり、シリンダボアの径方向の切り込み量を精密に制御して行うことができる。
【００６５】
このホーニング加工工程を経て、シリンダブロック１０が完成する。
【００６６】
第１実施形態のシリンダブロック１０の製造方法におけるシリンダボアの加工方法は、上記に説明したように構成されているので、以下の効果が得られる。
すなわち、第１実施形態におけるシリンダボアの加工方法は、シリンダボア１４を加工する内壁加工工具２１と、内壁加工工具をシリンダボア１４の軸線を中心に回転させる回転手段２２と、内壁加工工具２１をシリンダボア１４の軸線方向に移動させる移動手段２３とを備えた加工装置２０により行われる。
【００６７】
この内壁加工工具２１は、円柱形状の本体部３１と、本体部３１の先端側３１ｓの円周上に転動可能に配置された複数の転動ボール３２ｂにより内壁部分１４ｂの鋳巣Ｈを押し潰す鋳巣押し潰し部３２と、鋳巣押し潰し部３２により加工された内壁部分１４ｂに凹凸を形成する凹凸形成部３３と、凹凸が形成された内壁部分１４ｂを押圧する凹凸押圧部３４とにより構成されている。そして、内壁加工工具２１を回転手段２２により回転させるとともに、移動手段２３によりシリンダボア１４内で移動させることにより、内壁部分１４ｂを加工することを特徴としている。
鋳巣押し潰し部３２は、第１鋳巣押し潰し部４１、第２鋳巣押し潰し部４２および第３鋳巣押し潰し部４３によって構成されている。
【００６８】
その結果、第１実施形態におけるシリンダボアの加工方法によれば、比較的に剛性の低いオープンデッキ構造のシリンダボアであっても、高い生産効率で良好な品質のシリンダボアが得られる。
【００６９】
すなわち、内壁加工工具２１が、鋳巣押し潰し部３２、凹凸形成部３３および凹凸押圧部３４を有しているので、次のような効果が得られる。
鋳巣押し潰し部３２を構成する第１鋳巣押し潰し部４１、第２鋳巣押し潰し部４２および第３鋳巣押し潰し部４３の各外径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３を満たすように形成されているので、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに発生した鋳巣Ｈが好適に押し潰されるという効果が得られる。
【００７０】
内壁加工工具２１がシリンダボア１４内に挿入される際に、第１鋳巣押し潰し部４１、第２鋳巣押し潰し部４２および第３鋳巣押し潰し部４３の順に徐々に鋳巣Ｈを少しずつ押圧して潰すので、確実に鋳巣Ｈが押し潰される。さらに、徐々に鋳巣Ｈを少しずつ押圧して潰すので、一度の大きな押し込み代による過度な荷重がシリンダボア１４の内壁部分１４ｂに加わることがなく、オープンデッキ構造の比較的剛性の低いシリンダボアであっても、好適に加工することができる。
【００７１】
また、徐々に鋳巣Ｈを少しずつ押圧して潰すので、図５に示すように、内部の鋳巣を押し潰して扁平形状に変形させることができる。この場合、後の粗面化加工により、鋳巣が露出したとしても、扁平形状になっているので、溶射処理後の被覆面が凹形状に凹むことがなくなるという効果が得られる。また、表面に露出した鋳巣Ｈに対して、鋳巣サイズ以上の押し込み代で押し潰すことになり、鋳巣Ｈが消滅して凹凸の少ない平坦な面が得られる。
【００７２】
この押し潰し加工により、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂの表層は、鋳巣Ｈが低減された緻密な粗材に改質されており、従来のような鋳巣が起因となり、粗面化加工された凹凸部分が崩れてしまうという問題が解消されるという効果が得られる。
すなわち、シリンダボア１４の内壁面１４ａの全面に渡って良好な品質のシリンダボア１４を確保することができる。
【００７３】
さらに、従来、良好な品質のシリンダボアを確保するには、複数の工具を使って複数の工程で鋳巣の押し潰し加工が行われ、押し潰し加工の加工精度や生産効率が低いという課題があった。しかしながら、本第１実施形態の押し潰し加工により、加工精度や生産効率が高まり課題を解消することができるという効果が得られる。
【００７４】
この押し潰し加工を採用することにより、真空ダイカストのような精度が高く高価なダイカストによることなく、低コストのダイカストによりシリンダブロックを形成することができる。また、この押し潰し加工を採用することにより、内壁面１４ａの全面に渡って良好な品質が得られるので、内燃機関の作動状態においてシリンダボア内で消費するオイルの量を所定の品質要求レベルまで改善することが可能となるという効果が得られる。
【００７５】
また、内壁加工工具２１の凹凸形成部３３により、鋳巣押し潰し部３２で加工された内壁部分１４ｂに凹凸が形成されるので、鋳巣押し潰し部３２による鋳巣押し潰し加工に連続して凹凸加工をすることができる。さらに、内壁加工工具２１の凹凸押圧部３４により、凹凸が形成された内壁部分１４ｂが押圧されるので、図６に示すように、凸部１４ｔが押し潰されて開口の狭い凹部１４ｏが凹凸加工に連続して加工されるという効果が得られる。この加工により、後の溶射皮膜形成工程において形成された溶射皮膜が、凹部１４ｏに食い込まれて、密着性がより強固になるといういわゆるアンカー効果が得られる。
その結果、シリンダボア１４の内壁面１４ａの全面に渡って、高い品質を有する溶射皮膜を被覆することができるという効果が得られる。
【００７６】
このように第１実施形態のシリンダボアの加工方法においては、内壁加工工具２１により鋳巣押し潰し加工および租面化加工が１工程に集約され、１回の内壁加工工具２１の往復動、すなわちワンストロークで鋳巣押し潰し加工および租面化加工を行うことができる。
その結果、高い生産効率が得られるとともに、ばらつきの少ない高い精度を有するシリンダボア１４が得られる。
【００７７】
（第２実施形態）
本発明に係るシリンダボアの加工方法を内燃機関のシリンダブロックに形成されるシリンダボアに適用した第２実施形態について、図面を参照して説明する。
第２実施形態に係るシリンダブロックの製造工程においては、本発明の内壁加工工程としての溶射処理面加工工程のみが異なり、他の工程は、第１実施形態に係るシリンダブロックの製造工程と同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図１から図７に示した第１実施形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００７８】
溶射処理面加工工程は、第１実施形態とは異なり、いわゆる鋳巣押し潰し加工工程および粗面化加工工程の２工程により行われる。この溶射処理面加工工程においては、第１実施形態と同様、次工程の溶射皮膜形成工程によりシリンダボア１４の内壁面１４ａに溶射皮膜が適切に被覆されるよう、好適な内壁面１４ａが形成される。
【００７９】
鋳巣押し潰し加工工程は、図８に示す加工装置６０により行われる。
加工装置６０は、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂを加工する内壁加工工具６１と、内壁加工工具６１をシリンダボア１４の軸線を中心に回転させる回転手段２２と、内壁加工工具６１をシリンダボア１４の軸線方向に移動させる移動手段２３と、案内手段２４と図示しない制御手段、電源供給手段および装置本体を備えている。
【００８０】
内壁加工工具６１は、図９に示すように、本体部７１と、鋳巣押し潰し部７２とを有している。
【００８１】
本体部７１は、円柱形状に形成されており、基端側７１ｋが回転手段２２に連結され回転するようになっている。先端側７１ｓに鋳巣押し潰し部７２が設けられている。
【００８２】
鋳巣押し潰し部７２は、先端側７１ｓから基端側７１ｋに向かって第１鋳巣押し潰し部８１、第２鋳巣押し潰し部８２、第３鋳巣押し潰し部８３が設けられている。
第１鋳巣押し潰し部８１は、本体部７１の円周上に等間隔に形成された４個の溝８１ｍと、各溝８１ｍに１個ずつ転動自在に介装された転動ボール８１ｂとを有している。
本体部７１が回転すると、各転動ボール８１ｂも本体部７１とともに回転し、第１鋳巣押し潰し部８１がシリンダボア１４に挿入された際に、各転動ボール８１ｂがシリンダボア１４の内壁面１４ａ上で転動しつつ回転するようになっている。
【００８３】
転動ボール８１ｂは、第１実施形態と同様、鋼球で形成されている。溝８１ｍに介装された４個で構成される転動ボール８１ｂの外径Ｄ１は、第１実施形態と同様、シリンダボア１４の内壁面１４ａの内径ｄよりも僅かに大きくなるように形成されている。すなわち、転動ボール８１ｂには、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された鋳巣Ｈを押し潰して内壁部分１４ｂが平坦になるよう所定の押し込み代が設けられている。
【００８４】
第２鋳巣押し潰し部８２も、第１鋳巣押し潰し部８１と同様、本体部７１の円周上に等間隔に形成された４個の溝８２ｍと、各溝８２ｍに１個ずつ転動自在に介装された転動ボール８２ｂとを有している。本体部７１が回転すると、各転動ボール８２ｂも本体部７１とともに回転し、第２鋳巣押し潰し部８２がシリンダボア１４に挿入された際に、各転動ボール８２ｂがシリンダボア１４の内壁面１４ａ上で転動しつつ回転するようになっている。
【００８５】
転動ボール８２ｂも、鋼球で形成されており、溝８２ｍに介装された４個で構成される転動ボール８２ｂの外径Ｄ２は、転動ボール８１ｂの外径Ｄ１よりも僅かに大きくなるように形成されている。すなわち、転動ボール８２ｂには、転動ボール８１ｂにより押し潰されたシリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された鋳巣Ｈを、さらに押し潰して内壁部分１４ｂが平坦になるよう、転動ボール８１ｂよりも大きな押し込み代が設けられている。
【００８６】
第３鋳巣押し潰し部８３も、第１鋳巣押し潰し部８１と同様、本体部７１の円周上に等間隔に形成された４個の溝８３ｍと、各溝８３ｍに１個ずつ転動自在に介装された転動ボール８３ｂとを有している。
本体部７１が回転すると、各転動ボール８３ｂも本体部７１とともに回転し、第３鋳巣押し潰し部８３がシリンダボア１４に挿入された際に、各転動ボール４３ｂがシリンダボア１４の内壁面１４ａ上で転動しつつ回転するようになっている。
【００８７】
転動ボール８３ｂも、鋼球で形成されており、溝８３ｍに介装された４個で構成される転動ボール８３ｂの外径Ｄ３は、転動ボール８２ｂの外径Ｄ２よりも僅かに大きくなるように形成されている。すなわち、転動ボール８３ｂには、転動ボール８１ｂにより押し潰されたシリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された鋳巣Ｈを、さらに押し潰して内壁部分１４ｂが平坦になるよう、転動ボール８１ｂよりも大きな押し込み代、すなわち潰し代が、鋳巣Ｈの最大径Ａとほぼ同じ大きさになるよう設けられている。
【００８８】
この鋳巣押し潰し部７２の押し潰し作用により、第１実施形態と同様、図５に示すように、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された鋳巣Ｈは押し潰される。この押し潰しにより、シリンダボア１４の鋳巣Ｈが補修され、凹凸の少ないほぼ平坦な内壁面１４ａが得られる。
【００８９】
粗面化加工工程は、図１０に示す加工装置６０Ａにより行われる。
加工装置６０Ａは、鋳巣押し潰し加工工程により加工されたシリンダボア１４の内壁部分１４ｂを切削加工する切削工具６５と、切削工具６５をシリンダボア１４の軸線を中心に回転させる回転手段２２と、切削工具６５をシリンダボア１４の軸線方向に移動させる移動手段２３と、案内手段２４と図示しない制御手段、電源供給手段および装置本体を備えている。
【００９０】
切削工具６５は、図９に示すように、本体部６６の円周上に複数個配置された切削刃６６ｅからなり、本体部６６の回転とともに回転し、本体部６６の軸線方向の移動とともに移動するようになっている。これらの動作により、切削工具６５がシリンダボア１４内に挿入された際、鋳巣押し潰し加工工程により補修されて平坦になっている内壁部分１４ｂに、図６に示すように、内壁面１４ａから所定の深さで凹んだ螺旋状の溝が形成されるようになっている。
【００９１】
第２実施形態のシリンダブロック１０の製造方法におけるシリンダボアの加工方法は、第１実施形態のシリンダボアの加工方法と同様の効果が得られる。
【００９２】
すなわち、内壁加工工具６１の鋳巣押し潰し部７２が、第１鋳巣押し潰し部８１、第２鋳巣押し潰し部８２、第３鋳巣押し潰し部８３を有しているので、次のような効果が得られる。
鋳巣押し潰し部７２を構成する第１鋳巣押し潰し部８１、第２鋳巣押し潰し部８２および第３鋳巣押し潰し部８３の各外径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３を満たすように形成されているので、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに発生した鋳巣Ｈが好適に押し潰されるという効果が得られる。
【００９３】
第１実施形態と同様、内壁加工工具６１がシリンダボア１４内に挿入される際に、第１鋳巣押し潰し部８１、第２鋳巣押し潰し部８２および第３鋳巣押し潰し部８３の順に徐々に鋳巣Ｈを少しずつ押圧して潰すので、確実に鋳巣Ｈが押し潰される。さらに、徐々に鋳巣Ｈを少しずつ押圧して潰すので、一度の大きな押し込み代による過度な荷重がシリンダボア１４の内壁部分１４ｂに加わることがなく、オープンデッキ構造の比較的剛性の低いシリンダボアであっても、好適に加工することができる。
【００９４】
また、徐々に鋳巣Ｈを少しずつ押圧して潰すので、図５に示すように、内部の鋳巣を押し潰して扁平形状に変形させることができる。この場合、後の粗面化加工により、鋳巣が露出したとしても、扁平形状になっているので、溶射処理後の被覆面が凹形状に凹むことがなくなるという効果が得られる。また、表面に露出した鋳巣Ｈに対して、鋳巣サイズ以上の押し込み代で押し潰すことになり、鋳巣Ｈが消滅して凹凸の少ない平坦な面が得られる。
【００９５】
この押し潰し加工により、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂの表層は、鋳巣Ｈが低減された緻密な粗材に改質されており、従来のような鋳巣が起因となり、粗面化加工された凹凸部分が崩れてしまうという問題が解消されるという効果が得られる。
すなわち、シリンダボア１４の内壁面１４ａの全面に渡って良好な品質のシリンダボア１４を確保することができる。
【００９６】
さらに、従来、良好な品質のシリンダボアを確保するには、複数の工具を使って複数の工程で鋳巣の押し潰し加工が行われ、押し潰し加工の加工精度や生産効率が低いという課題があった。しかしながら、本第２実施形態の押し潰し加工により、加工精度や生産効率が高まり課題を解消することができるという効果が得られる。
【００９７】
この押し潰し加工を採用することにより、真空ダイカストのような精度が高く高価なダイカストによることなく、低コストのダイカストによりシリンダブロックを形成することができる。また、この押し潰し加工を採用することにより、内壁面１４ａの全面に渡って良好な品質が得られるので、内燃機関の作動状態においてシリンダボア内で消費するオイルの量を所定の品質要求レベルまで改善することが可能となるという効果が得られる。
【００９８】
（第２実施形態の変形例）
また、内壁加工工具６１に代えて、図１１に示す内壁加工工具６１Ａで加工するようにしてもよい。この内壁加工工具６１Ａは、第２実施形態の鋳巣押し潰し部７２を備えるとともに、さらに、凹凸形成部６７を備えている。凹凸形成部６７は、本体部７１の円周上に複数個配置された切削刃６７ｅからなり、本体部７１の回転とともに回転し、本体部７１の軸線方向の移動とともに移動するようになっている。これらの動作により、凹凸形成部６７がシリンダボア１４内に挿入された際、鋳巣押し潰し部７２により補修されて平坦になっている内壁部分１４ｂに、図６に示すように、内壁面１４ａから所定の深さで凹んだ螺旋状の溝が形成されるようになっている。
したがって、内壁加工工具６１Ａの凹凸形成部６７により、鋳巣押し潰し部７２で加工された内壁部分１４ｂに凹凸が形成されるので、鋳巣押し潰し部７２による鋳巣押し潰し加工に連続して凹凸加工をすることができる。
次いで、図６に示す凹凸部押し潰し加工が施され、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された凸部１４ｔが押し潰されて凹部１４ｏの開口が狭くなるよう変形する。
【００９９】
（第３実施形態）
本発明に係るシリンダボアの加工方法を内燃機関のシリンダブロックに形成されるシリンダボアに適用した第３実施形態について、図面を参照して説明する。
第３実施形態に係るシリンダブロックの製造工程においては、本発明の内壁加工工程としての溶射処理面加工工程のみが異なり、他の工程は、第１実施形態または第２実施形態に係るシリンダブロックの製造工程と同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図１から図１１に示した第１実施形態または第２実施形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【０１００】
溶射処理面加工工程は、第２実施形態と同様、いわゆる鋳巣押し潰し加工工程および粗面化加工工程の２工程により行われる。この溶射処理面加工工程においては、第１実施形態および第２実施形態と同様、次工程の溶射皮膜形成工程によりシリンダボア１４の内壁面１４ａに溶射皮膜が適切に被覆されるよう、好適な内壁面１４ａが形成される。
【０１０１】
鋳巣押し潰し加工工程は、図１２に示す加工装置９０により行われる。
加工装置９０は、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂを加工する内壁加工工具９１と、内壁加工工具９１をシリンダボア１４の軸線を中心に回転させる回転手段２２と、内壁加工工具６１をシリンダボア１４の軸線方向に移動させる移動手段２３と、案内手段２４と図示しない制御手段、電源供給手段および装置本体を備えている。
【０１０２】
内壁加工工具９１は、図１３に示すように、本体部１０１と、鋳巣押し潰し部１０２とを有している。
【０１０３】
本体部１０１は、円柱形状に形成されており、基端側１０１ｋが回転手段２２に連結され回転するようになっている。本体部１０１は、先端側１０１ｓの直径が徐々に小さくなるよう円錐形に形成された円錐部１０１ｅを有している。鋳巣押し潰し部１０２と軸線方向に相対移動できるようになっている。
【０１０４】
鋳巣押し潰し部１０２は、基端側１０２ｋが回転手段２２に保持されており、円筒形に形成されている。円筒の内部には本体部１０１が挿通されている。先端側１０２ｓに、円周上に等間隔に形成された４個の溝１０２ｍと、各溝１０２ｍに１個ずつ転動自在に介装された転動ボール１０２ｂとを有している。
【０１０５】
転動ボール１０２ｂは、第１実施形態および第２実施形態と同様、鋼球で形成されている。溝１０２ｍに介装された転動ボール１０２ｂは、本体部１０１の円錐部１０１ｅに接触しており、本体部１０１の先端と鋳巣押し潰し部１０２の先端とが同一平面にあるとき、４個で構成される転動ボール１０２ｂの外径が最小のＤｍｉｎになるよう構成されている。
外径Ｄｍｉｎは、シリンダボア１４の内壁面１４ａの内径ｄよりも僅かに大きくなるように形成されている。本体部１０１が、鋳巣押し潰し部１０２に対して、鋳巣押し潰し部１０２の先端から突出する方向に相対移動したとき、４個の転動ボール１０２ｂは、周方向に回転するとともに転動しつつ円錐部１０１ｅの外周面で径方向に押し出され、外径が最大のＤｍａｘになるまで徐々に大きくなるよう構成されている。
【０１０６】
鋳巣押し潰し部１０２がシリンダボア１４に挿入され、内部方向な進む程、４個の転動ボール１０２ｂは、その外径がＤｍｉｎからＤｍａｘに向かい徐々に大きくなり、各転動ボール１０２ｂは、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂの鋳巣Ｈを徐々に押し込み代を大きくして潰すようになっている。
【０１０７】
この鋳巣押し潰し部１０２の押し潰し作用により、第１実施形態および第２実施形態と同様、図５に示すように、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された鋳巣Ｈは押し潰される。この押し潰しにより、シリンダボア１４の鋳巣Ｈが補修され、凹凸の少ないほぼ平坦な内壁面１４ａが得られる。
【０１０８】
粗面化加工工程は、第２実施形態と同様、図１０に示す加工装置６０Ａにより行われる。
【０１０９】
第３実施形態のシリンダブロック１０の製造方法におけるシリンダボアの加工方法は、第２実施形態のシリンダボアの加工方法と同様の効果が得られる。
【０１１０】
すなわち、内壁加工工具９１の鋳巣押し潰し部１０２を有しているので、次のような効果が得られる。
鋳巣押し潰し部１０２がシリンダボア１４に挿入され、内部方向な進む程、４個の転動ボール１０２ｂの外径が徐々に大きくなり、各転動ボール１０２ｂは、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂの鋳巣Ｈを徐々に押し込むことができる。
その結果、一度の大きな押し込み代による過度な荷重がシリンダボア１４の内壁部分１４ｂに加わることがなく、オープンデッキ構造の比較的剛性の低いシリンダボアであっても、好適に加工することができる。シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに発生した鋳巣Ｈが好適に押し潰されるという効果が得られる。
【０１１１】
（第３実施形態の変形例）
また、内壁加工工具９１に代えて、図１４に示す内壁加工工具９１Ａで加工するようにしてもよい。この内壁加工工具９１Ａは、第３実施形態の鋳巣押し潰し部１０２を備えるとともに、さらに、凹凸形成部１０３を備えている。凹凸形成部１０３は、鋳巣押し潰し部１０２の円周上に複数個配置された切削刃１０３ｅからなり、鋳巣押し潰し部１０２の回転とともに回転し、鋳巣押し潰し部１０２の軸線方向の移動とともに移動するようになっている。これらの動作により、凹凸形成部１０３がシリンダボア１４内に挿入された際、鋳巣押し潰し部１０２により補修されて平坦になっている内壁部分１４ｂに、図６に示すように、内壁面１４ａから所定の深さで凹んだ螺旋状の溝が形成されるようになっている。
したがって、内壁加工工具９１Ａの凹凸形成部１０３により、鋳巣押し潰し部１０２で加工された内壁部分１４ｂに凹凸が形成されるので、鋳巣押し潰し部１０２による鋳巣押し潰し加工に連続して凹凸加工をすることができる。
【０１１２】
第１実施形態および第２実施形態の内壁加工工具２１、６１を、鋳巣押し潰し部３２、７２を３列配置した構造で構成した場合について説明した。しかしながら、本発明の内壁加工工具を３列配置の構造以外の構造で構成するようにしてもよい。例えば、２列配置の構造で構成してもよく、４列以上の複数列で配置した構造で構成してもよい。
【０１１３】
また、第３実施形態の変形例に係る内壁加工工具９１Ａを、第３実施形態の鋳巣押し潰し部１０２および凹凸形成部１０３を備えた構造で構成した場合について説明した。
しかしながら、本発明の内壁加工工具を第３実施形態の変形例に係る内壁加工工具９１Ａと同様に構成するとともに、内壁加工工具９１Ａの凹凸形成部１０３の基端側にさらに、第１実施形態で構成した凹凸押圧部３４と同様の凹凸押圧部を設けてもよい。
この凹凸押圧部により、図６に示す凹凸部押し潰し加工が施され、シリンダボア１４の内壁部分１４ｂに形成された凸部１４ｔが押し潰されて凹部１４ｏの開口が狭くなるよう変形する。
【０１１４】
この場合、第１実施形態の内壁加工工具２１と同様の作用効果が得られる。
すなわち、この内壁加工工具により鋳巣押し潰し加工および租面化加工が１工程に集約され、１回の内壁加工工具の往復動、すなわちワンストロークで鋳巣押し潰し加工および租面化加工を行うことができる。その結果、高い生産効率が得られるとともに、ばらつきの少ない高い精度を有するシリンダボアが得られる。
【０１１５】
以上のように、本発明に係るシリンダボアの加工方法は、比較的に剛性の低いシリンダボアであっても、高い生産効率で良好な品質が得られるシリンダボアの加工方法を提供することができるという効果を有し、シリンダブロックにおけるシリンダボアの加工方法全般に有用である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０  シリンダブロック
１４、１５、１６、１７  シリンダボア
１４ａ  内壁面
１４ｂ  内壁部分
１８  ウォータジャケット
２０、６０、６０Ａ、９０  加工装置
２１、６１、６１Ａ、９１、９１Ａ  内壁加工工具
２２、５２  回転手段
２３、５３  移動手段
２４、５４  案内手段
３０  溶射皮膜形成装置
３１、６６、６８、７１、１０１  本体部
３２、７２、１０２  鋳巣押し潰し部
３２ｂ、３４ｂ、４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ  転動ボール
３３  凹凸形成部
３３ｅ、６７ｅ、１０３ｅ  切削刃
３４  凹凸押圧部
３４ｍ、４１ｍ、４２ｍ、４３ｍ、８１ｍ、８２ｍ、８３ｍ  溝
６５  切削工具
６７  凹凸形成部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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