(57)【要約】【課題】シリンダブロックの仕上げ加工に際し、シリンダヘッドの組み付け時におけるシリンダボアの真円度の悪化を効果的に抑制することができるシリンダブロックの加工方法及び加工用治具を提供することを目的とする。【解決手段】ピストンが摺動可能とされるシリンダボア２と、シリンダボア２の外周に設けられたウォータジャケット３と、ウォータジャケット３の外周を取り囲む外壁部１１とを有してなるシリンダブロック１に対して、シリンダボア２の内壁面２１を仕上げ加工するシリンダブロック１の加工治具４であって、シリンダブロック１を位置変動不能に固定する固定装置４０と、ウォータジャケット３の下端部近傍で、かつ外壁部１１に穿設されたヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位を、シリンダボア２の内径が縮径する方向に、シリンダブロック本体１０が塑性変形を生じる押し付けレベルで押圧する押圧部材４１とを備えてなる。【選択図】図１
2008298053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが摺動可能とされるシリンダボアと、該シリンダボアの外周に設けられたウォータジャケットと、該ウォータジャケットの外周を取り囲む外壁部とを有してなるシリンダブロックに対して、前記シリンダボアの内壁面を仕上げ加工するシリンダブロックの加工方法であって、
前記シリンダブロックを位置変動不能に固定し、
前記ウォータジャケットの下端部近傍で、かつ前記外壁部に穿設されたヘッドボルト締結孔の位置に対応する所定部位を、前記シリンダボアの内径が縮径する方向に、シリンダブロック本体が塑性変形を生じる押し付けレベルで押圧し、
前記所定部位を押圧した状態で、前記シリンダボアの内壁面を仕上げ加工することを特徴とするシリンダブロックの加工方法。
【請求項２】
前記シリンダブロック本体の弾性限界より大きく、かつ、破断強度よりも小さい押し付け荷重にて押圧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。
【請求項３】
ピストンが摺動可能とされるシリンダボアと、該シリンダボアの外周に設けられたウォータジャケットと、該ウォータジャケットの外周を取り囲む外壁部とを有してなるシリンダブロックに対して、前記シリンダボアの内壁面を仕上げ加工するシリンダブロックの加工治具であって、
前記シリンダブロックを位置変動不能に固定する固定手段と、
前記ウォータジャケットの下端部近傍で、かつ前記外壁部に穿設されたヘッドボルト締結孔の位置に対応する所定部位を、前記シリンダボアの内径が縮径する方向に、前記シリンダブロック本体が塑性変形を生じる押し付けレベルで押圧する押圧手段とを備えてなることを特徴とするシリンダブロックの加工用治具。
【請求項４】
前記押圧手段は、前記シリンダブロック本体の所定部位に当接して、シリンダボアの径方向に沿って伸長されるロッド部材を有してなることを特徴とする請求項３に記載のシリンダブロックの加工用治具。
【請求項５】
前記押圧手段は、一端が前記シリンダブロック本体の所定部位に設けられた軸受部に挿入される軸部材と、前記軸部材の他端部を該軸部材の軸心方向に対して略直交する方向に持ち上げるリフト手段とを備えてなることを特徴とする請求項３に記載のシリンダブロックの加工用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車エンジン等の内燃機関を構成するシリンダブロックの加工方法及び加工用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジン等の内燃機関を構成するシリンダブロックには、一般的な構成として、ピストンが摺動可能とされるシリンダボアと、シリンダボアの外周に設けられたウォータジャケットと、ウォータジャケットの外周を取り囲む外壁部とを有している。シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付ける際には、シリンダブロックの取付面にガスケットを介してシリンダヘッドが当接され、かかる状態でヘッドボルトによって両部材が締結される。
【０００３】
シリンダブロックには、雌ねじ部分となるヘッドボルト締結孔が穿設されており、このヘッドボルト締結孔にヘッドボルトが螺挿されることにより、シリンダブロックにシリンダヘッドが締結される。そして、かかるヘッドボルト締結孔は、シリンダブロックの取付面においてシリンダボアの周囲に設けられている。そして、従来、シリンダブロックにシリンダヘッドが組み付けられることで、ヘッドボルトの締付力によってシリンダブロックが変形してしまい、シリンダボアの真円度が悪化してしまうという課題があった（以下、かかる変形を「シリンダブロックの組み付け変形」という）。
【０００４】
ここで、シリンダブロックの組み付け変形の詳細について説明すると、図１１に示すシリンダブロックは、所定位置にシリンダボア１０２が穿設され、一のシリンダボア１０２の周囲にヘッドボルト締結孔１１４が略等間隔で４ヶ所設けられている。そして、シリンダヘッドの取付面にガスケットを介してシリンダヘッドが載置された状態で、ヘッドボルト締結孔にヘッドボルト１０５が螺挿される。
【０００５】
図１１（ａ）に示す状態では、ヘッドボルト１０５による締結力（締結力）がシリンダブロック１０１に対して加わっていない。一方、図１１（ｂ）に示すように、螺挿されたヘッドボルト１０５によってシリンダヘッドが組み付けられると、シリンダヘッドは、ヘッドボルト１０５による締結力がシリンダブロックに作用して、ボア上面（取付面におけるシリンダボア１０２の周縁部）が強く押し付けられる。特に、シリンダボア１０２において、ボルト周りが強く押し付けられることで、ヘッドボルト締結孔１１４の位置に対応する部位（以下「ボルト位相」という。）がそれぞれ内側（縮径方向）にひずみ、相対的に内側に膨出するように変形して、内側ひずみが生じてしまう。その結果、平面視において円形であったシリンダボア１０２が、略十字形となるように変形する。
【０００６】
このようなシリンダブロックの組み付け変形によって、シリンダボアの真円度が悪化すると、シリンダボアにおけるピストンの摺動にともなうフリクション（摺動抵抗）が増大し、ひいては内燃機関の出力の制限や燃費の悪化等の原因となる。すなわち、ピストンにはシリンダボアに対して摺接するピストンリングが装着されるが、シリンダボアの真円度が悪化すると、シリンダボアにおいて真円から大径に変形する部分（拡径する部分）ではピストンリングによるシール性が低下し、浸出によるエンジンオイル消費やブローバイガスが増大してしまう。特に、シリンダブロックを用いたエンジンの実働時には、シリンダヘッドの温度分布が高くなるため、上述したシリンダブロックの組み付け変形が助長される。
【０００７】
そこで、従来、上述したシリンダヘッドの組み付け変形を防止するために、シリンダボアについて所定の真円度を得るための仕上げ加工（例えばホーニング加工等）を行う際に、シリンダヘッドにシリンダヘッドの組み付け変形と逆方向の変形を予め与える加工法が提案されている。
【０００８】
具体的には、例えば、特許文献１〜３に開示されるように、ダミーヘッドを用いた加工法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
すなわち、特許文献１〜３に開示されるダミーヘッドは、実際の製品として組み付けられるシリンダヘッドとは異なる加工用治具であり、シリンダボアの加工に際し、シリンダヘッドと同様にヘッドボルトによってシリンダブロックに組み付けられる。このように、ダミーヘッドを用いて、ダミーヘッドがシリンダブロックに組み付けられることにより、シリンダブロックに対してシリンダヘッドの組み付けに伴う締結力に相当する規定の締結力が付与され、シリンダボアに対して組み付け変形が付与された状態を再現することができる。
【０００９】
そして、上述したようにシリンダボアに対して組み付け変形が付与された状態で、シリンダボアに対する仕上げ加工が行われ、仕上げ加工後にダミーヘッドが取り外されることで、ヘッドボルトによる締結力の解除にともなう復元作用により、シリンダボアに逆変形が付与された状態となる。このシリンダボアが逆変形したシリンダブロックに対してシリンダヘッドが組み付けられることにより、シリンダヘッド組み付け時の締結力によって生じる組み付け変形を低減して、シリンダボアの真円度の悪化を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００４−２４３５１４号公報
【特許文献２】特開２００２−３０７２９１号公報
【特許文献３】特許第２６３６４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１〜３に開示さるダミーヘッドを用いた加工法においては、ダミーヘッドを締結（組み付け）・分解（取り外し）・洗浄・搬送等する工程が必要となるため、シリンダブロックを加工するための工程が複雑化するといった問題があった。加工工程が複雑化することは、量産性の向上を図るうえで好ましくない。
また、従来のダミーヘッドを用いた加工法においては、生産サイクルタイムを考慮した相当数のダミーヘッドの準備や、ダミーヘッドの締結等の前記各工程を行うための設備等が必要となるため、加工コストが高いといった問題があった。
【００１１】
そこで、本発明においては、シリンダブロックの加工方法、及び加工用治具に関し、前記問題に鑑み、シリンダブロックの仕上げ加工に際し、加工工程を簡素化し、加工コストを低減しつつ、シリンダヘッドの組み付け時におけるシリンダボアの真円度の悪化を効果的に抑制することができるシリンダブロックの加工方法及び加工用治具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】
【００１２】
本発明の解決しよ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。
【００１３】
すなわち、請求項１においては、ピストンが摺動可能とされるシリンダボアと、該シリンダボアの外周に設けられたウォータジャケットと、該ウォータジャケットの外周を取り囲む外壁部とを有してなるシリンダブロックに対して、前記シリンダボアの内壁面を仕上げ加工するシリンダブロックの加工方法であって、前記シリンダブロックを位置変動不能に固定し、前記ウォータジャケットの下端部近傍で、かつ前記外壁部に穿設されたヘッドボルト締結孔の位置に対応する所定部位を、前記シリンダボアの内径が縮径する方向に、シリンダブロック本体が塑性変形を生じる押し付けレベルで押圧し、前記所定部位を押圧した状態で、前記シリンダボアの内壁面を仕上げ加工するものである。
【００１４】
請求項２においては、前記シリンダブロック本体の弾性限界より大きく、かつ、破断強度よりも小さい押し付け荷重にて押圧するものである。
【００１５】
請求項３においては、ピストンが摺動可能とされるシリンダボアと、該シリンダボアの外周に設けられたウォータジャケットと、該ウォータジャケットの外周を取り囲む外壁部とを有してなるシリンダブロックに対して、前記シリンダボアの内壁面を仕上げ加工するシリンダブロックの加工治具であって、前記シリンダブロックを位置変動不能に固定する固定手段と、前記ウォータジャケットの下端部近傍で、かつ前記外壁部に穿設されたヘッドボルト締結孔の位置に対応する所定部位を、前記シリンダボアの内径が縮径する方向に、前記シリンダブロック本体が塑性変形を生じる押し付けレベルで押圧する押圧手段とを備えてなるものである。
【００１６】
請求項４においては、前記押圧手段は、前記シリンダブロック本体の所定部位に当接して、シリンダボアの径方向に沿って伸長されるロッド部材を有してなるものである。
【００１７】
請求項５においては、前記押圧手段は、一端が前記シリンダブロック本体の所定部位に設けられた軸受部に挿入される軸部材と、前記軸部材の他端部を該軸部材の軸心方向に対して略直交する方向に持ち上げるリフト手段とを備えてなるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、シリンダブロックの仕上げ加工に際し、加工工程を簡素化し、加工コストを低減しつつ、シリンダヘッドの組み付け時におけるシリンダボアの真円度の悪化を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る加工治具の全体的な構成を示した断面図、図２はシリンダブロックの断面図、図３はシリンダブロックの平面図、図４はシリンダブロック本体に対する押圧部材からの応力を示した図、図５は押し付け荷重に対するシリンダブロック本体のゆがみの関係を示した図、図６は本実施例の加工治具を用いたシリンダブロックの加工方法を示したフローチャート、図７は別実施例の加工治具の全体的な構成を示した断面図、図８は別実施例のシリンダブロックの断面図、図９はシリンダブロックに押圧部材を取り付けた状態を示した断面図、図１０はシリンダブロックの組み付け変形を示した模式図、図１１はシリンダブロックの組み付け変形を示した模式図である。
以下、本実施例のシリンダブロック１は、シリンダヘッドが組み付けられる側を「上」、その反対側を「下」とする。
【００２０】
まず、本実施例のシリンダブロック１の構成について、以下に説明する。
図１乃至図３に示すように、本実施例のシリンダブロック１は、エンジン等の内燃機関の大部分を構成する部品であって、アルミニウム合金等の金属材料を鋳造することにより形成される鋳造物である。具体的には、本実施例のシリンダブロック１は、自動車等に搭載される直列４気筒のエンジンを構成するものであり、シリンダブロック本体１０には、図示せぬピストンが摺動可能とされるシリンダボア２・２・・・と、シリンダボア２の外周に設けられたウォータジャケット３と、ウォータジャケット３の外周を取り囲む外壁部１１と、図示せぬヘッドボルトによって図示せぬシリンダヘッドが取り付けられる取付面１２と、シリンダブロック本体１０の側面に設けられた受圧突起１５等とで構成されている。
【００２１】
シリンダボア２は、シリンダブロック本体１０に中心軸方向が平行となるように隣り合う状態で一列に４個配設されており、シリンダブロック本体１０に設けられた円筒形状のシリンダボア外筒部２０によって空間形成されている。なお、シリンダボア外筒部２０は、シリンダボア２を取り囲むように径される円筒状の壁状部材であって、隣り合うシリンダボア２に対しては円筒状の部分が連続されている。
【００２２】
シリンダボア２は、混合気や燃焼によって生じたガスの機密を保つために、ホーニング加工等の仕上げ加工により、シリンダボア外筒部２０の内壁面２１が、所定の真円度を有する円筒面となるように形成される。また、シリンダボア２には、図示せぬピストンが内装され、通常、かかるピストンにはピストンリングが装着されており、ピストンリングを介してピストンが内壁面２１を上下方向に往復摺動される。なお、シリンダブロック１の仕上げ加工の詳細については、後述する（図６参照）。
【００２３】
ウォータジャケット３は、シリンダボア２を冷却するための冷却水の通路であり、シリンダブロック１の鋳造に際して４個のシリンダボア２の外周を取り囲むようにシリンダブロック本体１０に形成される。具体的には、ウォータジャケット３により、シリンダボア外筒部２０を介してシリンダボア２等が冷却される。ウォータジャケット３は、シリンダボア外筒部２０の外周面（ウォータジャケット３の内側面）と、これに対向するように形成される外壁部１１の内周面（ウォータジャケット３の外側面）の間に形成される。また、ウォータジャケット３は、取付面１２において全て繋がった状態で開口されている。
【００２４】
外壁部１１は、シリンダブロック本体１０に設けられた壁状部材であって、ウォータジャケット３の外周を取り囲むように形成されている。外壁部１１の下方にはスカート１３が連設されており、外壁部１１とスカート１３によって、平面視略矩形のシリンダブロック本体１０の上部外壁及び下部外壁が形成されている。
【００２５】
本実施例のシリンダブロック１には、シリンダブロック本体１０に、外壁部１１の上方からスカート１３の下方に向けてアッパデッキ面１０ａ、ミドルデッキ面１０ｂ、及びロアデッキ面１０ｃの各側面がそれぞれ形成されている。アッパデッキ面１０ａは、シリンダブロック本体１０上端部側の外壁部１１の側面に形成され、ミドルデッキ面１０ｂは、ウォータジャケット３の下端部近傍の外壁部１１の側面に形成されている。また、ロアデッキ面１０ｃは、シリンダブロック本体１０下部のスカート１３の側面に形成されている。
なお、以下、シリンダブロック１の長手方向の側面を第一側面１ａ、及び短手方向の側面を第二側面１ｂとする。
【００２６】
外壁部１１には、シリンダボア２の周囲に沿って複数のヘッドボルト締結孔１４・１４・・・が穿設されている。ヘッドボルト締結孔１４は、シリンダヘッドをシリンダブロック１に取り付ける際に、シリンダヘッド固定用の締結部材としての図示せぬヘッドボルトが螺挿される。本実施例では、ヘッドボルト締結孔１４は、一のシリンダボア２の周囲に略等間隔で４個ずつ設けられ、隣接するシリンダボア２では２個のヘッドボルト締結孔１４が共有される。そのため、本実施例のように直列４気筒エンジンを構成するシリンダブロック１においては、一列に並んだ状態となる４個のシリンダボア２に対し、計１０個のヘッドボルト締結孔１４が設けられる。
【００２７】
取付面１２は、シリンダブロック１において、シリンダブロック本体１０の上部平面であって、図示せぬガスケットを介してシリンダヘッドが組み付けられるシール面として形成されている。取付面１２には、上述したシリンダボア２、ウォータジャケット３、及びヘッドボルト締結孔１４等が開口されている。このように、本実施例のシリンダブロック１は、オープンデッキ型に構成されている。
【００２８】
受圧突起１５は、シリンダブロック本体１０の側面に複数設けられており、後述する押圧部材４１のロッド部材４２によってシリンダボア２の内径が縮径する方向に押圧される。本実施例の受圧突起１５は、所定面積を持った平面が突起状にシリンダブロック本体１０と一体に設けられている。この受圧突起１５は、シリンダブロック本体１０において、ウォータジャケット３の下端部近傍であるミドルデッキ面１０ｂであって、外壁部１１に穿設されたヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位に設けられる。具体的には、受圧突起１５は、シリンダブロック本体１０の四隅であって当該隅に位置するヘッドボルト締結孔１４に対して、直交する側面（第一側面１ａ及び第二側面１ｂ）にそれぞれ１対ずつ設けられている（合計８箇所）。
【００２９】
ここで、受圧突起１５の配設位置について詳述すると、上述したように、受圧突起１５は、シリンダブロック本体１０の側面の内、ウォータジャケット３の下端部近傍であるミドルデッキ面１０ｂであって、かつ外壁部１１に穿設された一のヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位にそれぞれ設けられる。そして、この「ヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位」とは、シリンダブロック１に図示せぬシリンダヘッドが組み付けられる際にシリンダボア２に生ずる内側ひずみ（図１、図１１参照）が発生する部位に相当する。
【００３０】
すなわち、シリンダブロック１に図示せぬシリンダヘッドが組み付けられる際には、ヘッドボルト締結孔１４にヘッドボルトが締め付けられるにつれて、シリンダヘッドが取付面１２に押し付けられる。そのため、シリンダボア２において、ヘッドボルト締結孔１４・１４・・・の位置に対応する部位においてそれぞれ内側（縮径方向）にひずみ、相対的に内側に膨出するように変形して内側ひずみが生じる。特に、シリンダブロック本体１０の外壁、すなわち外壁部１１の肉厚は、ウォータジャケット３の下端部近傍の位置において薄くなっている。そのため、ウォータジャケット３の下端部近傍において、シリンダボア２における内側ひずみが最大となるのである。
【００３１】
このように、受圧突起１５の配設位置であるヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位とは、シリンダブロック本体１０において、シリンダブロック１に図示せぬシリンダヘッドが組み付けられた際に、内側ひずみが発生する部位であって、その内側ひずみが最大となる部位に相当する。そして、本実施例では、かかる部位に受圧突起１５が設けられることで、後述するように、押圧部材４１によって受圧突起１５を所定の押し付け荷重にて押圧されることで、シリンダボア２が相対的に内側に膨出するようにシリンダブロック本体１０を変形させて、シリンダボア２に内側ひずみ２１ａが意図的に発生される。
【００３２】
なお、ヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位は、シリンダブロック本体１０の形状や、ヘッドボルト締結孔１４の位置・大きさや、シリンダボア２とヘッドボルト締結孔１４との相対位置等によって適宜調整される。
【００３３】
次に、シリンダブロック１の加工治具４について、以下に説明する。
図１に示したように、本実施例のシリンダブロック１の加工治具４は、シリンダブロック１の仕上げ加工を行う治具として構成されており、シリンダブロック１を位置変動不能に固定する固定手段としての固定装置４０と、シリンダブロック本体１０の所定部位に設けられた受圧突起１５をシリンダボア２の内径が縮径する方向に、シリンダブロック本体１０が塑性変形を生じる押し付けレベルで押圧する押圧手段としての押圧部材４１と、シリンダボア２（の内壁面２１）に対してホーニング加工を施す加工手段としてのホーニング部材４３等とで構成されている。
【００３４】
固定装置４０は、上面にシリンダブロック１を載置する機台４０ａと、機台４０ａに載置されたシリンダブロック１を固定する図示せぬクランプ等とで構成されている。シリンダブロック１は、固定装置４０によって位置固定された状態で、押圧部材４１及びホーニング部材４３によって加工が行われる。
【００３５】
押圧部材４１は、受圧突起１５に当接して、シリンダボアの径方向に沿って伸長されるロッド部材４２と、ロッド部材４２を油圧によって伸縮させる図示せぬ油圧シリンダの油圧装置等とで構成されている。ロッド部材４２は、シリンダブロックの外周であって、各受圧突起１５・１５・・・に対応する位置に配設されており、シリンダブロック本体１０の第一側面１ａ及び第二側面１ｂに対して略直角に位置するようにして配設されている。
【００３６】
本実施例の押圧部材４１は、受圧突起１５（の平面部）に対してロッド部材４２が略直角に伸長される。押圧部材４１は、ロッド部材４２の一端が受圧突起１５に当接した状態で、所定の押し付けレベルでシリンダボア２の内径が縮径する方向に伸長される。このとき、図４に示すように、シリンダブロック１には、第一側面１ａに設けられた受圧突起１５が一方の押圧部材４１のロッド部材４２に押圧されることで、第一押圧力Ｆ１が発生する。また、第二側面１ｂに設けられた受圧突起が他方の押圧部材４１のロッド部材４２に押圧されることで、第二押圧力Ｆ２が発生する。
【００３７】
そして、第一押圧力Ｆ１と第二押圧力Ｆ２は、それぞれ別の応力として作用するが、第一側面１ａの押圧中心から伸びる第一作用線Ｌ１と、第二側面１ｂの押圧中心から伸びる第二作用線Ｌ２は略直角に交差し、その交点Ｐに合力Ｆ３が発生する。そして、この合力Ｆ３が、シリンダボア２のボア中心点とベッドボルト締結孔１４の中心点とを結ぶ対角線Ｌ３上に発生することで、シリンダブロック１に図示せぬシリンダヘッドを組み付けた際に生じる内側ひずみ２１ａが再現されるのである。
【００３８】
なお、本実施例では、交点Ｐの位置が重要であり、第一作用線Ｌ１と第二作用線Ｌ２の交点Ｐがシリンダボア２の内壁面２１の外側に位置する必要がある。すなわち、内壁面２１の内側の交点が来る場合には、直接第一押圧力Ｆ１と第二押圧力Ｆ２が内壁面２１の表面を押圧する力となるため、内側ひずみ２１ａを再現することができないからである。
【００３９】
なお、以上の実施例では、一のヘッドボルト締結孔１４に対する受圧突起１５の配設位置について説明したが、その他の配設位置においても同様である。
【００４０】
ここで、押圧部材４１（のロッド部材４２）による押し付けレベルの詳細について説明する。上述したように、本実施例では、ヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位に配設された受圧突起１５に対して、押圧部材４１は、ロッド部材４２の一端が受圧突起１５に当接された状態でロッド部材４２が伸長されて、所定の押し付けレベルでシリンダボア２の内径が縮径する方向に受圧突起１５を押圧する。このときの「押圧部材４１による押し付けレベル」は、シリンダブロック本体１０のヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位が塑性変形を生じる押し付け荷重（圧縮荷重）、すなわちシリンダブロック本体１０の弾性限界より大きく、かつ、破断強度よりも小さい押し付け荷重となるように調整される。
【００４１】
すなわち、シリンダブロック本体１０は、アルミニウム合金等の金属材料より構成されるため、押し付け荷重がこの素材の弾性限界を越えると、塑性変形を起こし、最終的に破断等を招くという特性を有している。ロッド部材４２によってシリンダブロック本体１０の弾性限界以下の押し付け荷重を加えると、シリンダブロック本体１０で圧縮が生じるが、シリンダブロック本体１０への押し付け荷重を除荷すると元の形状に戻る。しかし、その限界点（弾性限界）を超えて押し付け荷重を付与すると、シリンダブロック本体１０は塑性変形し、その後押し付け荷重を解除しても元の形状に戻らない。
【００４２】
つまり、押圧部材４１によってシリンダブロック本体１０の弾性限界より大きく、かつ、破断強度よりも小さい押し付け荷重で受圧突起１５が押圧されると、シリンダブロック本体１０において上述した内側ひずみ２１ａが生じるとともに、シリンダボア２が相対的に内側に膨出するように塑性変形するため、その後押し付け荷重を解除しても内側ひずみ２１ａが元の形状に戻ることはない。このように、ロッド部材４２によってシリンダブロック本体１０が塑性変形を生じる押し付け荷重を受圧突起１５に付与することで、シリンダボア２に縮径方向に内側に膨出するように変形した内側ひずみ２１ａ（永久ひずみ）を意図的に残留させることができる。
【００４３】
図５は、押圧部材４１による押し付けレベルを、応力−ひずみ曲線で示したものである。この応力−ひずみ曲線において、シリンダブロック本体１０への押し付け荷重（荷重）が「応力ｆ」に該当し、シリンダブロック本体１０のひずみが「ひずみε」に該当する。まず、応力ｆが小さいときはフックの法則により応力ｆとひずみεとが比例する。そして、ある程度応力ｆが大きくなると、ひずみεが応力ｆに比例しなくなる。このとくに限界の応力ｆがシリンダブロック本体１０の弾性限界（比例限界）（図において点Ｐ１参照）である。そして、さらに応力ｆが増していくとついにシリンダブロック本体１０の破断強度（破壊点）（図において点Ｐ２参照）に到達する。
【００４４】
本実施例では、押し付け荷重（応力ｆ）は、シリンダブロック本体１０の弾性限界（点Ｐ１）より大きく、破断強度（点Ｐ２）よりも小さくなるように調整される。特に、好ましくは、押し付け荷重（応力ｆ）の下限値ｆ１は、シリンダブロック本体１０の材料特性において０．２％耐力付近となるように調整される。この下限値ｆ１よりも小さくなると、加工後に作り出せるひずみ量も小さくなるからである。また、押し付け荷重（応力ｆ）の上限値ｆ２は、原則材料（外壁部１１）が破壊する寸前までの応力であればよいが、好ましくは、下限値ｆ１を０．２％耐力とした場合において、押し付け寸法の管理度合いのバラツキによって決まる値となるように調整される。
【００４５】
押圧部材４１による押し付け荷重は、例えば、シリンダブロック本体１０の材料強度、所定部位の肉厚、押し込む箇所の形状、位置決め箇所、及びシリンダブロック本体１０の剛性などで決められる。
【００４６】
なお、押圧部材４１は、シリンダブロック本体１０に対する押し付け荷重によってそのロッド部材４２を制御するだけでなく、シリンダブロック本体１０に対するロッド部材４２の押し付け量（シリンダブロック本体１０に対する押し付け長さ）によって制御してもよい。このときは、シリンダブロック本体１０に対して予め所定の押し付け荷重が求められ、シリンダブロック本体１０の剛性等に加えて、受圧部材１５からシリンダボアの内壁面２１までの距離や鋳型寸法などより求められる。
【００４７】
図１に戻って、ホーニング部材４３は、外周面に複数の砥石４４ａ・４４ａ・・・が設けられたホーンヘッド４４と、ホーンヘッド４４を軸心方向に沿って摺動移動させるホーンガイド４５等とで構成されている。ホーンヘッド４４では、外周面に設けられた砥石４４ａが円周方向に回転駆動される。ホーニング加工を施す場合には、ホーンヘッド４４をシリンダボア２の軸心方向に沿って上下摺動させ、シリンダボア２内に挿入させた状態でホーンヘッド４４を回転駆動させることで、砥石４４ａによってシリンダボア２の内壁面２１が加工される。
【００４８】
砥石４４ａは、ホーンヘッド４４の外周面部において例えば周方向に等間隔を隔てた状態で環状に配設される。この砥石４４ａは、例えば、ホーンヘッド４４の図示せぬ主軸と同軸に設けられるロッド部材４２の軸方向の移動を径方向の移動に変換するためのテーパ面を備えるような周知の機構が用いられる。このようにして、ホーンヘッド４４は、シリンダボア２に対するホーニング加工に際して、径方向外側の変位によりシリンダボア２の内壁面２１に対して砥石４４ａが圧接した状態で、砥石４４ａの回転運動等にともなってシリンダボア２の内壁面２１に対して作用する。
【００４９】
ホーンガイド４５は、ホーンヘッド４４のシリンダボア２に対する位置決め等を行うための部材であって、ホーンヘッド４４の上下運動等を許容するためのガイド孔４５ａが穿設されている。ホーンガイド４５は、シリンダブロック１の取付面１２に対する近接離間方向、つまり上下方向に移動可能に配設されている。ホーニング加工に際しては、ホーンガイド４５は、シリンダボア２に対して所定の位置（下面が取付面１２に当接した状態）で位置決めされ、ホーンガイド４５によってガイドされながらホーンヘッド４４の砥石４４ａによってシリンダボア２の内壁面２１が研削加工される。
【００５０】
なお、ホーンガイド４５は、ホーニング加工に際して取付面１２に対して所定の距離を隔てた位置で停止された状態で位置決めされるように構成されてもよい。
【００５１】
次に、加工治具４を用いたシリンダブロック１の加工工程について、以下に説明する。
図１及び図６に示すように、本実施例のシリンダブロック１に対しては、固定装置４０、押圧部材４１、ホーニング部材４３等からなる加工治具４を用いて次の工程が順次行われる。
【００５２】
まず、固定工程が行われ、シリンダブロック１が固定装置４０に位置変動不能に固定される（Ｓ１００）。具体的には、この固定工程では、シリンダブロック１が機台４０ａに載置された状態で、図示せぬクランプによってシリンダブロック本体１０が機台４０ａに固定される。
【００５３】
次いで、内側ひずみ形成工程が行われ、シリンダブロック本体１０に対して押圧部材４１を用いて内側ひずみ２１ａが形成される（Ｓ１１０）。この内側ひずみ形成工程では、固定装置４０に固定されたシリンダブロック１に対して、押圧部材４１のロッド部材４２が伸長されて、シリンダブロック本体１０の側面に設けられた受圧突起１５が、前記シリンダボアの内径が縮径する方向に、シリンダブロック本体１０が塑性変形を生じる押し付けレベルで押圧されることで、シリンダボア２に縮径方向に内側に膨出するように内側ひずみ２１ａが形成される。本実施例では、このときのシリンダブロック本体１０が塑性変形を生じる押し付けレベルとして、シリンダブロック本体１０の弾性限界より大きく、かつ、破断強度よりも小さい押し付け荷重となるように調整される。
【００５４】
なお、内側ひずみ形成工程では、内側ひずみ２１ａが形成された後であっても、押圧部材４１のロッド部材４２は、シリンダブロック本体１０が塑性変形を生じる押し付けレベルのままで伸長された状態が維持される。このように、押圧部材４１によって受圧突起１５が押圧された状態が維持されることで、シリンダボア２において砥石４４ａに対する面圧を高くして剛性が高められる。
【００５５】
次いで、ホーニング加工工程が行われ、シリンダボア２に対してホーニング部材４３を用いたホーニング加工が行われる（Ｓ１２０）。ホーニング加工工程では、まず、シリンダブロック本体１０に対してホーンガイド４５が所定位置に位置決めして停止される。次いで、ホーンヘッド４４がホーンガイド４５（のガイド孔４５ａ）を介してシリンダボア２内に挿入され、ホーンヘッド４４が回転運動等されることで、砥石４４ａ・４４ａ・・・によってシリンダボア２の内壁面２１が研削加工されて仕上げ加工が施される。
【００５６】
ホーニング加工工程の際には、シリンダボア２に形成された内側ひずみ２１ａは、押圧部材４１のロッド部材４２からの押圧によって、シリンダボア２側からの圧力となる砥石４４ａからの面圧に対する剛性が高められた状態である。そのため、内側ひずみ２１ａが形成された部分については、他の部分に対して相対的に砥石４４ａに対する面圧が高くなり、ホーニング加工による取り代（研削量）が大きい。
【００５７】
ホーニング加工終了後は、ホーンガイド４５が上昇されてシリンダボア２内から取り出され、ホーンガイド４５がシリンダブロック本体１０の取付面１２に対して離間する方向に移動させる。このようにして、シリンダボア２に対するホーニング加工が完了される。
【００５８】
次いで、解除工程が行われ、押圧部材４１によるリンダブロック本体１０に対する押し付けが解除される（Ｓ１３０）。この解除工程では、ロッド部材４２が受圧突起１５を押圧した状態から、シリンダブロック本体１０（受圧突起１５）から離間する方向に縮退されて、内側ひずみ形成工程の開始時のポジションで停止される。
解除工程（Ｓ１３０）の後に、取外工程が行われて、固定装置４０からシリンダブロック１が取り外される（Ｓ１４０）。
そして、取外工程（Ｓ１４０）により取り外されたシリンダブロック１に対してシリンダヘッドが組みつけられるのである。
【００５９】
以上のように、本実施例のシリンダブロック１の加工治具４は、ピストンが摺動可能とされるシリンダボア２と、シリンダボア２の外周に設けられたウォータジャケット３と、ウォータジャケット３の外周を取り囲む外壁部１１とを有してなるシリンダブロック１に対して、シリンダボア２の内壁面２１を仕上げ加工するシリンダブロック１の加工治具４であって、シリンダブロック１を位置変動不能に固定する固定装置４０と、ウォータジャケット３の下端部近傍で、かつ外壁部１１に穿設されたヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位を、シリンダボア２の内径が縮径する方向に、シリンダブロック本体１０が塑性変形を生じる押し付けレベルで押圧する押圧部材４１とを備えてなるため、このような加工治具４を用いることで、シリンダブロック１の仕上げ加工に際し、加工工程を簡素化し、加工コストを低減しつつ、シリンダヘッドの組み付け時におけるシリンダボアの真円度の悪化を効果的に抑制することができる
【００６０】
すなわち、シリンダブロック１においてシリンダヘッドの組み付け状態を再現することができ、シリンダボア２に縮径方向に内側に膨出するように内側ひずみ（永久ひずみ）２１ａを形成することができる。そして、本実施例の加工治具４を用いて内側ひずみ２１ａを形成した状態でシリンダボア２に対してホーニング加工を施すことで、ホーニング加工後のシリンダボア２はいわゆる逆変形が付与された状態となる。この状態のシリンダブロック１にシリンダヘッドを組み付けることにより、逆変形した状態のシリンダボア２に対して組み付け変形が生じる結果として、シリンダヘッドが組み付けられた状態でシリンダボア２が真円となるようにすることができる。そのため、シリンダヘッドの組み付け時におけるシリンダボア２の真円度の悪化を効果的に抑制することができるのである。
【００６１】
また、本実施例で示す構成とすることで、シリンダブロック本体１０シール面の表面あるいはその近傍に鋳巣等の欠陥があったとしてもこれが圧壊され、こうした欠陥も自ずと除去することができる。
【００６２】
特に、本実施例では、押圧部材４１として、シリンダブロック本体１０の所定部位に当接して、シリンダボア２の径方向に沿って伸長されるロッド部材４２を有しているため、例えば、シリンダブロック本体１０に対するロッド部材４２の押し付け量（シリンダブロック本体１０に対する押し付け長さ）によって制御することで機械制御が可能となり、簡易な構成とすることができる。
【００６３】
なお、本実施例で示したシリンダブロック１の加工方法、及び加工治具４は、上述した構成に限定されない。
【００６４】
特に、上述した実施例で示した方法では、シリンダブロック本体１０に受圧突起１５を設け、これを押圧部材４１によりシリンダボア２の縮径方向に押圧することで、シリンダボア２に内側ひずみ２１ａを形成するものであるが、このシリンダボア２に内側ひずみ２１ａを形成させる方法としてはこれに限定されない。
【００６５】
例えば、図７乃至図１０に示す実施例では、上述した実施例とは加工治具１０４（押圧部材１４１）の構成と、シリンダボア２に内側ひずみ２１ａを形成させるプロセスにおいて異なるように構成される。具体的には、押圧部材１４１として、一端が前記シリンダブロック本体１０の所定部位に設けられた軸受部１１５に挿入される軸部材１４２と、軸部材１４２の他端部を軸部材１４２の軸心方向に対して略直交する方向に持ち上げるリフト装置１４７等とで構成される加工治具１０４を用いて、シリンダボア２に内側ひずみ２１ａを形成させるものである。
【００６６】
以下の実施例では、上述した実施例と同種の部材等については、符号を同じくし、各部材の詳細な説明は省略する。
【００６７】
本実施例の加工治具１０４は、上述した押圧部材１４１（軸部材１４２及びリフト装置１４７）の他に、固定装置１４０とホーニング部材４３等とで構成される。
この内、押圧部材１４１を構成する軸部材１４２は、固定装置１４０の機台１４０ａに固定されたシリンダブロック本体１０に対して相対位置変動可能に配置され、一端がリフト装置１４７に接続されている。そして、この軸部材１４２が、シリンダブロック本体１０に設けられた軸受部１１５に挿入される。軸受部１１５は、シリンダブロック本体１０のウォータジャケット３の下端部近傍で、かつ外壁部１１に穿設されたヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位に設けられ、挿通孔１１５ａが穿設されている。軸部材１４２は、一端が軸受部１１５の挿通孔１１５ａに挿入される。なお、「ヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位」とは、上述した実施例で示した部位と同様である（例えば、図１及び図４参照）。
また、リフト装置１４７は、伸縮可能な油圧構造を有しており、リフト装置１４７によって、一端が軸受部１１５の挿通孔１１５ａに挿入された状態の軸部材１４２が略垂直上方に持ち上げられる。
【００６８】
固定装置１４０は、機台１４０ａと、機台４０ａに載置されたシリンダブロック１を固定する図示せぬクランプ等の他に、シリンダブロック本体１０の上方より取付面１２を下方に押圧して位置決めする固定ブッロク１４０ｂとで構成される。固定ブッロク１４０ｂは、平面視略矩形に形成されやブロック体であり、シリンダブロック本体１０の取付面１２を覆うようにしてシリンダブロック本体１０に当接される。固定ブロック１４０ｂには、シリンダボア２に対応する位置にそれぞれ挿通孔１４０ｃが穿設されており、挿通孔１４０ｃを介してホーンヘッド４４の上下運動等が許容される。本実施例の固定ブロック１４０ｂは、内側ひずみ形成工程の際にシリンダブロック１を位置決めして固定するための部材だけでなく、連続して行われるホーニング加工工程の際のホーンガイド４５の役割も果たす。
【００６９】
本実施例の加工治具１０４を用いたシリンダブロック１の加工工程について説明すると、まず、本実施例の固定工程では、シリンダブロック１が機台１４０ａに載置された状態で、図示せぬクランプによってシリンダブロック本体１０が機台１４０ａに固定されるとともに、固定ブロック１４０ｂによってシリンダブロック本体１０が押圧されて固定される。
【００７０】
次いで、本実施例の内側ひずみ形成工程では、固定装置１４０に固定されたシリンダブロック１に対して、軸部材１４２の一端がシリンダブロック本体１０の所定部位に設けられた軸受部１１５に挿入され、軸部材１４２が軸受部１１５に挿通された状態で、軸部材１４２の他端がリフト装置１４７によって上方に持ち上げられる（図７参照）。そして、軸受部１１５の挿通孔１１５ａに挿入された軸部材１４２の他端が上方に持ち上げられると、ヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位であって、シリンダボア２の内壁面２１に内側ひずみ１２１ａが形成される。
【００７１】
本実施例では、押圧部材１４１（軸部材１４２及びリフト装置１４７）によって、シリンダブロック本体１０の側面に設けられた軸受部１１５が変形されることで、シリンダブロック本体１０にはシリンダボア２の内径が縮径する方向と略同じ方向に押圧力が生じ、この押圧力によって、シリンダボア２の内壁面２１に内側ひずみ１２１ａが形成されるのである。
【００７２】
すなわち、図１０（ａ）に示すように、シリンダブロック１にシリンダヘッドが組み付けられると、シリンダブロック１には上向きの力Ｆ４が発生する。そして、シリンダブロック１にシリンダヘッドを締結するトルクは数十ｋＮにも達する。そのため、シリンダヘッドを組み付けていることで、シリンダブロック２の取付面１２に下向きの力Ｆ５が作用される。そして、この上向きの力Ｆ４と下向きの力Ｆ５とが発生することで、ヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位が外側に引っ張られる力Ｆ６によって引っ張られる。このような力が働くことで、ヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位が力Ｆ６によって内側に引っ張られて、内側ひずみが生じるのである。
【００７３】
特に、図１０（ｂ）に示すように、上述した上向きの力Ｆ４と下向きの力Ｆ５とが発生することで、シリンダボア２の内壁面２１とシリンダブロック本体１０の外壁面との間で相対的な変位が生じ、外壁面が相対的に上方に引き上げられるように変形してしまうことが知られている。つまり、シリンダブロック１は、シリンダブロック１の取付面１２を基準にして外壁面が上方に引き上げられるように変形してしまうのである。
【００７４】
そこで、本実施例の加工治具１０４を用いることで、上述したようなシリンダボア２の組み付け変形を再現して、シリンダボア２に縮径方向に内側に膨出するように内側ひずみ（永久ひずみ）２１ａを形成することができる。すなわち、軸受部１１５の挿通孔１１５ａに挿入された軸部材１４２の他端が上方に持ち上げられることで、ヘッドボルト締結孔１４の位置に対応する所定部位に上述した力Ｆ６に相当する応力であって、外壁面を相対的に上方に引き上げる方向に応力を付与することができる。そのため、シリンダボア２の内壁面２１に、内側ひずみ１２１ａを効果的に再現することができる。
【００７５】
なお、リフト装置１４７による軸部材１４２の上動操作は、シリンダブロック本体１０が塑性変形を生じる押し付けレベル、すなわち、シリンダブロック本体１０の弾性限界より大きく、かつ、破断強度よりも小さい押し付け荷重となるように調整される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施例に係る加工治具の全体的な構成を示した断面図。
【図２】シリンダブロックの断面図。
【図３】シリンダブロックの平面図。
【図４】シリンダブロック本体に対する押圧部材からの応力を示した図。
【図５】押し付け荷重に対するシリンダブロック本体のゆがみの関係を示した図。
【図６】本実施例の加工治具を用いたシリンダブロックの加工方法を示したフローチャート。
【図７】別実施例の加工治具の全体的な構成を示した断面図。
【図８】別実施例のシリンダブロックの断面図。
【図９】シリンダブロックに押圧部材を取り付けた状態を示した断面図。
【図１０】シリンダブロックの組み付け変形を示した模式図。
【図１１】シリンダブロックの組み付け変形を示した模式図。
【符号の説明】
【００７７】
１    シリンダブロック
２    シリンダボア
３    ウォータジャケット
４    加工治具
１０    シリンダブロック本体
１１    外壁部
１４    ヘッドボルト締結孔
１５    受圧部材
２１    内壁面
２１ａ    内側ひずみ
４０    固定装置（固定手段）
４１    押圧部材（押圧手段）
４２    ロッド部材
【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】
2008298053.tif 000009
【図８】
2008298053.tif 000010
【図９】
2008298053.tif 000011
【図１０】
2008298053.tif 000012
【図１１】
2008298053.tif 000013