(57)【要約】【課題】本発明は、軸方向に異なった硬度の材料を有する円筒形内面、特にシリンダの軸受面を精密機械加工する方法に関する。【解決手段】円筒形内面は精密旋削ステップ、予備ホーニング・ステップ、及び精密ホーニング・ステップを経る。本方法は円錐（１１）が硬い領域（４）から軟らかい領域（６）へと拡がるような方法で、円筒形内面において円錐（１１）が予備ホーニング・ステップにより形成されることを特徴とする。その後の精密ホーニング・ステップにおいて、円錐（１１）は硬い領域（４）内で円筒形内面を形成するために補正され、一方円錐（１１）が軟らかい領域（６）において変わらず保持される。その結果、細かい研磨粒子が、細かいホーニング砥石が軟らかい領域との接触により目詰まりを起こすのを防止する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形内面、特にシリンダの軸受面を精密機械加工する方法であって、前記円筒形内面が少なくとも１つの予備ホーニング・ステップ及び精密ホーニング・ステップを経る方法であり、
前記シリンダの軸受面が軸方向に異なった硬度の材料を有し、
前記予備ホーニング・ステップが、円錐（１１）が硬い領域（４）から軟らかい領域（６）に向かって拡がるように、前記円筒形内面において前記円錐（１１）を形成し、
その後の前記精密ホーニング・ステップにおいて、前記円錐（１１）が前記硬い領域（４）内で再度円筒形内面を形成するように補正され、
前記円錐（１１）が前記軟らかい領域（６）において保持される
ことを特徴とする円筒形内面の精密機械加工方法。
【請求項２】
前記円筒形内面の円錐（１１）が前記内面に対して円錐状に移動するホーニング砥石（８）により形成されることを特徴とする請求項１に記載の円筒形内面の精密機械加工方法。
【請求項３】
前記円錐（１１）がホーニング・パラメータの調整により形成されることを特徴とする請求項１に記載の円筒形内面の精密機械加工方法。
【請求項４】
前記円錐（１１）が、軸方向（９）へのホーニング工具（７’）の進み量（Ｖ）の調整及び、又は前記円筒形内面に対する前記ホーニング工具（７’）の接触圧力（Ｐ）の調整により形成されることを特徴とする請求項３に記載の円筒形内面の精密機械加工方法。
【請求項５】
ホーニング工具（１８）が、前記予備ホーニング・ステップ又は精密ホーニング・ステップ用に選択的に配置される、又は前記円筒形内面の異なった領域（４、６）用に選択的に配置される、異なったタイプのホーニング砥石（２０、２２）とともに用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の円筒形内面の精密機械加工方法。
【請求項６】
前記円錐（１１）が軸方向（９）に２０ｍｍ〜２００ｍｍの長さ（１０）にわたり形成され、及び前記円筒形内面の１０μｍ〜１００μｍの半径変化（１２）がこの領域にわたって形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の円筒形内面の精密機械加工方法。
【請求項７】
凹面形状（２８）が前記軟らかい領域（６）において形成されるように、第二の反対向きの円錐（３０）が前記軟らかい領域（６）に形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の円筒形内面の精密機械加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前段に従った円筒形内面の精密機械加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒面の精密機械加工、特にシリンダクランクケース内のシリンダ軸受面の精密機械加工は一般的にホーニングにより実現される。この点において、例えば、ホーニング加工された表面の極めて正確な最終寸法を達成可能にする方法について記載した特許文献１のような広範囲の刊行物がある。
【０００３】
特許文献２はシリンダの軸受面がピストンの上死点及び下死点において、これらの領域でのより高度の摩耗条件に耐えることができるように処理される方法について記載している。
【０００４】
しかしながら、既知の先行技術は全体にわたって同じ表面材料を有する面の精密機械加工に限られている。けれどもシリンダの軸受面が異なった材料で形成される状況が生じる可能性がある。これらは例えば、シリンダクランクケースの鋳物材料により形成される軟らかい領域と、シリンダライナにより形成される硬い領域である。
【０００５】
このような場合、精密機械加工、特にホーニングは、使用される機械工具、例えばホーニング砥石が軟らかい材料によって目詰まりし、その結果研磨作用を失うため、とりわけ困難である。
【特許文献１】独国特許出願公開第  ４４  ３２  ５１４  Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許発明第１９６  ０５  ５８８  Ｃ２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、機械工具の稼働寿命が大幅に改善されるような方法で、異なった材料を有する円筒形内面を精密機械加工することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決法は請求項１に記載の方法にある。
【０００８】
請求項１に記載の本発明による方法は、円筒形内面、特に少なくとも１つの軟らかい領域と少なくとも１つの硬い領域を軸方向に有するシリンダライナが、予備ホーニング・ステップ（予備ホーニング）及び精密ホーニング・ステップ（精密ホーニング）によるホーニング・ステップにより精密機械加工されるということにより特徴付けられる。
【０００９】
これに関連して、ホーニングという用語は表面領域が研磨粒子の作用によって取り除かれるあらゆるタイプの精密機械加工を意味するものと理解されるべきである。これらの研磨粒子は、通常ホーニング工具に固定されるホーニング砥石に結合されている。
【００１０】
本方法では、硬い領域から軟らかい領域に向かって拡がる円錐が予備ホーニングの間、シリンダ軸に沿って形成される。精密ホーニングの間に、この円錐は硬い領域において、仕上げ状態では円筒形の表面が硬い領域で復元されるよう、ほぼ硬い領域と軟らかい領域間の境界まで補正される。円錐は軟らかい領域では保持される。
【００１１】
軟らかい領域と硬い領域の間の境界領域にわたる円錐によって、精密ホーニング砥石の極めて細かい研磨粒子が軟らかい領域の材料により目詰まりを起こすのを防止する。
【００１２】
本発明の１つの構成において、円錐は円錐形のホーニング砥石又は、円錐の形状に沿って配置されたホーニング砥石によって形成される。円錐形の又は円錐に沿って配置されたホーニング砥石によって、円錐はそれが正確にセットされるように工具により規定されることができる。
【００１３】
本発明の別の実施形態において、円錐は従来のホーニング砥石により形成され、ホーニング砥石及びホーニング工具が、進行方向に沿って取り除かれる材料の量が増加しそれにより円錐が形成されるようにプロセス・パラメータによって制御される。
【００１４】
円錐の形成に最も大きな影響を有するプロセス・パラメータは、シリンダ軸に沿ったホーニング工具の進む速度、及びホーニング工具の円筒形内面に対する接触圧力である。
【００１５】
本発明の更なる構成において、複数のタイプのホーニング砥石が１つのホーニング工具に配置され、それぞれ適切な用途（例えば、予備ホーニング又は精密ホーニング）に応じて前進又は後退が可能である。
【００１６】
本発明によるシリンダの軸受面に沿って形成される円錐は一般的に１０μｍ〜１００μｍの小さな半径変化を有する。この半径変化は円筒形内面に沿って２０ｍｍ〜２００ｍｍの長さにわたる。
【００１７】
軟らかい領域における別々のステップを避けるため、円錐は反対向きの円錐に開くことができ、それは軟らかい領域において凹面形状をもたらす。凹面形状はエンジンの運転時に騒音の削減に貢献する。
【００１８】
本発明の好適な実施形態は図面を参照してより詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１〜３は本発明による方法を単純化した形で示し、図２ａ〜ｃは円錐１１の形成のための別の構成を示す。
【００２０】
図１は機械加工されていないシリンダの軸受面２の断面図を示す。シリンダの軸受面２は硬い領域４及び軟らかい領域６に分けられる。それらの領域間の遷移部１４は本実施形態では不連続であるが、緩やかな遷移もまた考えられる。
【００２１】
シリンダの軸受面２の硬い領域４は通常、例えば過共晶アルミ−シリコン合金からなるシリンダライナにより形成される。本例において、上記合金は約２５％のシリコン含有量を有する。高いシリコン含有量はアルミ合金に高い硬度をもたらす。本例では、軟らかい領域６は従来のアルミダイカスト合金からなる。
【００２２】
適切な場合、シリンダライナは予備旋削（図示せず）により機械加工され、そのため、製作条件により生じる表面の比較的粗い領域がその後のホーニング作業用に滑らかにされる。
【００２３】
その後の工程段階において、通常は複数の、ホーニング砥石８を有するホーニング工具７がシリンダライナ２内へ導入される。ホーニング工具７上のホーニング砥石８は、円錐１１がシリンダの軸受面２に沿って形成されるように、軸方向（シリンダ中心軸）９に対して斜めに配置される。ホーニング砥石８がすでに円錐形状をしていると好都合である。
【００２４】
円錐１１の長さ１０は約１００ｍｍで、その半径変化１２は約２０μｍである。それゆえ図２ａ〜ｃ及び図３に示される円錐は、図面の明確さを改善するため非常に誇張して例示されていることに留意されたい。
【００２５】
ホーニング砥石８を有するホーニング工具７は最初にシリンダ中心軸９に沿って進み量Ｖだけ移動し、自身の軸まわりに回転し、更にホーニング工具７はシリンダの軸受面２の壁に沿って回転運動を描く。
【００２６】
予備ホーニング用に用いられるホーニング砥石８は研磨粒子としてダイヤモンドで覆われていることが好ましい。そのダイヤモンドは精密ホーニングに使用される研磨粒子よりも大きい平均直径を有する。
【００２７】
ホーニング工具７の進み量Ｖの間、ホーニング砥石８はシリンダライナ２の硬い領域４を移動し、遷移部１４を越えて軟らかい領域６に行く。粗い研磨粒子は軟らかい領域６においてアルミ合金で目詰まりを起こさないように構成される。その結果、ホーニング砥石８の稼働寿命は著しい程度の悪影響は受けない。
【００２８】
図２ａに関して述べられた方法と同じように、図２ｂに示す更なる実施形態においてホーニング砥石１６がシリンダ中心軸９にほぼ平行に配置されている従来のホーニング工具７’が、円錐１１を形成するように用いられる。円錐１１は、軟らかい領域６の方向への進み量Ｖが適切に減速され、及び／又はホーニング工具７’の下部転回点での滞留時間が適切に延長されるように形成される。
【００２９】
更に、シリンダの軸受面２に対する接触圧力Ｐを増加させることが可能である。上記の方策は対応する領域で、取り除かれる材料の量の増加を生じる。進み量Ｖ、滞留時間、及び接触圧力Ｐのパラメータは、本発明による円錐１１を形成するように適切な制御装置により調整される。
【００３０】
図２ｃに示される、ここで記載されている本発明の第三の構成においては、（少なくとも）２つのタイプのホーニング砥石を含むホーニング工具１８が使用され、これらのホーニング砥石は必要に応じて前進及び後退が可能である。このタイプのホーニング工具１８はまたダブル拡張式ホーニング工具とも呼ばれる。
【００３１】
本発明によるダブル拡張式ホーニング工具は、少なくとも１組の予備ホーニング用ホーニング砥石２０及び精密ホーニング用のホーニング砥石２２を含む。従って、より詳細は以下に記載されるが、精密ホーニングのためにホーニング工具１８を交換する必要がなくなる。
【００３２】
予備ホーニングのために、ダブル拡張式ホーニング工具は図２ａに示す角度でセットされたホーニング砥石を任意に備えるか、又は図２ｂに示す適切な制御を受けてもよい。円錐１１は両方の場合において形成される。
【００３３】
図２ａ〜ｃに示される代替例に従って、硬い領域４は精密ホーニング用砥石２６、２２を用いて所望の公差と表面状態に精密ホーニングされる（図３）。精密ホーニングの後、硬い領域４におけるシリンダライナ２は、最適なピストン運動に必要なため円筒形（又は特定の要件によって実質的に円筒形）である。
【００３４】
円錐１１は軟らかい領域６において保持され、不必要な段差を避けるため反対向きの円錐３０へ移行する。円錐１１及び円錐３０の残りの部分は軟らかい領域６において凹面形状２８を形成する。
【００３５】
シリンダライナの下方領域におけるこの凹面形状は、より良いピストンのガイド及び大幅なピストンの騒音低減をもたらし、従ってエンジン運転時の快適性を改善する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】硬い領域（上端部）及び軟らかい領域（下側）を有する機械加工前のシリンダライナの断面図を示す。
【図２ａ】円錐状に配置されたホーニング砥石を用いる予備ホーニングを示す。
【図２ｂ】直線のホーニング砥石を用いる予備ホーニングを示す図である。
【図２ｃ】２つのタイプのホーニング砥石を備えたホーニング工具を用いる予備ホーニングを示す図である。
【図３】仕上げホーニングされた状態のシリンダライナを示す図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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