(57)【要約】【課題】ダミーヘッドを用いずに、適切な位置を押圧しながらホーニング加工可能で、シリンダブロックとシリンダヘッドを組み付けた際に、シリンダボア内周面の真円度が確保できるような、シリンダブロックの加工方法を提供する。【解決手段】ピストン２６が内部で摺動するシリンダライナ１２を、シリンダライナ保持外筒部１１の内側に備え、シリンダライナ保持外筒部１１を囲うように形成されるシリンダ外壁部１３にヘッドボルト締結部１３ａを有する、シリンダブロック１０の加工方法において、シリンダブロック１０は、シリンダライナ１２がシリンダライナ保持外筒部１１からクランクケース１０ａ側に突出する、ライナ突出部１２ｃを備え、ライナ突出部１２ｃを、ヘッドボルト締結部１３ａに対応する位置で径方向内側に縮径保持した状態で、シリンダボア内周面１４のホーニング加工を行う。【選択図】図３
2007211614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが内部で摺動するシリンダライナを、シリンダライナ保持外筒の内側に備え、前記シリンダライナ保持外筒を囲うように形成されるシリンダ外壁部にヘッドボルト締結部を有する、シリンダブロックの加工方法において、
前記シリンダブロックは、前記シリンダライナが前記シリンダライナ保持外筒からクランクケース側に突出する、ライナ突出部を備え、
前記ライナ突出部を、前記ヘッドボルト締結部に対応する位置で径方向内側に縮径保持した状態で、シリンダボア内周面のホーニング加工を行う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】
請求項１に記載する加工方法で加工されるシリンダブロックにおいて、
前記シリンダボア内周面が、前記ヘッドボルト締結部に対応する位置で、径方向外側に深く加工された、歪相殺溝部を有し、
前記歪相殺溝部が、前記シリンダライナのクランクケース側から、前記シリンダライナ保持外筒と前記シリンダ外壁部で囲まれるウォータジャケットの底部を越える位置にかけて、徐々に浅くなるように設けられていることを特徴とするシリンダブロック。
【請求項３】
請求項２に記載するシリンダブロックに、シリンダヘッドを組み付けたエンジン構造において、
前記歪相殺溝部を有した前記シリンダブロックに、前記ヘッドボルト締結部を用いて前記シリンダヘッドが組み付けられることで、前記歪相殺溝部に歪みが生じ、
前記歪相殺溝部によって、前記歪みが相殺されることを特徴とするエンジン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのシリンダブロックのホーニング加工時に、シリンダライナに応力をかけ変形させてシリンダボア内周面をホーニング加工することにより、ダミーヘッドを用いた場合と同等の加工を実現する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年において、環境に配慮した自動車造りの要求が高まり、世界各国で排気ガス等の規制も厳しくなり、よりクリーンでエネルギー消費の少ない自動車が求められている。
一方で、自動車の運動性能は高いものが求められており、エンジンの出力を犠牲にして燃費の向上を図っても、ユーザーのニーズに応えることはできない。
ところで、エンジンは、シリンダヘッドやシリンダブロック、クランクシャフトやクランクケース、オイルパンなどの複数の部品が組み付けられて構成されており、シリンダブロックのシリンダ内部を摺動するピストンの往復運動をクランクシャフトによって回転運動に変えることによって、動力を取り出している。
そして、エンジンのメカロスの大部分は、ピストン周りの摺動抵抗によるものだと言われており、この摺動抵抗の低減が、エンジンの出力を犠牲にしない燃費の向上へ繋がることになる。
【０００３】
ピストン周りの摺動抵抗は、主にピストンの有するピストンリングと、シリンダブロックの有するシリンダボア内周面面との真円度等の形状精度に寄るところが大きい。
このピストン周りの摺動抵抗は、ピストンが摺動する範囲において、シリンダボア内周面面の形状精度が高ければ、軽減される。
ところが、シリンダブロックの有するシリンダボア内周面面の形状精度は、仕上げ加工時に高精度の仕上げを行っても、シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付ける際に発生する歪みによって悪化する。そしてその歪みは、ピストンが摺動する範囲内に現れる点が問題となる。
この歪みは、シリンダヘッドをシリンダブロックに組み付ける際に、ヘッドボルトで数十ｋＮもの高トルクで締め付けることによって発生するものである。
この歪み発生の問題を解決する方法としては、従来からダミーヘッドを組み付けて仕上げ加工することで、対処する方法が知られている。
【０００４】
ダミーヘッドを用いた加工は、その名の通りシリンダヘッドの代わりとなるダミーヘッドを組み付けた上で、シリンダブロックを加工する。
このように加工することで、実際にエンジンとして組み上げた際のボア真円度を高めることが可能となる。
このようなダミーヘッドを用いたエンジンブロックの加工は、比較的高い真円度が実現できるため、レース用エンジンのチューニングでは良く行われている手法である。
しかし、ダミーヘッドをシリンダブロックに組み付ける手間や、加工後に取り外す手間等があり、工程を増やす必要があるためコストがかかり、市販車のエンジンにこの方法を採用することは難しい。
なお、ダミーヘッドを用いたシリンダブロックの加工方法に関しては、特許文献２乃至特許文献４に記載されている。
【０００５】
一方、ダミーヘッドを用いずに、このような歪みの問題を解決するシリンダブロックの加工方法に関しては、特許文献１に記載されている。
図１２は、特許文献１の、荷重付加機構を有した荷重負荷シリンダがシリンダブロックを押圧する様子を示した断面説明図である。
このように、特許文献１に紹介される技術によれば、シリンダブロック１０をホーニング加工する際に、ホーニング装置１０１に備える荷重付加用シリンダ１１０によって、シリンダライナ保持外筒部１１を４方向から押圧することで、シリンダブロック１０に図示されないシリンダヘッドを組み付けた際の歪みを考慮した加工が実現できる。
これは、ホーニング加工時に圧力を付加した部分の取り代が多くなる原理を利用したものであり、シリンダブロック１０にシリンダヘッドを組み付けた際に、シリンダライナ保持外筒部１１を荷重付加用シリンダ１１０によって押圧することで、押圧した部分の内側にあたるシリンダライナ保持外筒部１１の一部が深く加工される。
したがって、組み付け時に歪みが大きくなる部分を押圧すれば、その部分が深く加工されるので、組み付けた際には結果的に真円度が高くなるという技術である。
なお、特許文献１では、シリンダボアの外壁の上端部から、シリンダボアの中心に向けてシリンダボアの配列方向、及び配列方向と直交する方向へ、それぞれ押圧するとしている。
【特許文献１】特開２０００―２７１８５３号公報
【特許文献２】特許第２６３６４６０号公報
【特許文献３】特開２００２―３０７２９１号公報
【特許文献４】特開２００５―１９９３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術では以下のような問題点があった。
（１）ダミーヘッドを用いた加工では、コスト削減が難しい。
特許文献２乃至特許文献４に示すような、ダミーヘッドを用いた加工は、シリンダヘッドに発生する歪みが、実際にシリンダヘッドを組み付けた状態に近くなるので、精度良い加工が実現できるが、その一方でダミーヘッドの組み付け、取り外しという工程を必要とするので、加工工程を削減することは難しい。
ダミーヘッドは、シリンダヘッドと同じトルクでヘッドボルトによって取り付けられる必要がある。したがって、自動化を進め、ヘッドボルトの代替品でダミーヘッドをシリンダブロックに自動機で締結するにしても、ダミーヘッドをシリンダブロックにセットする工程と、ヘッドボルトを締結、取り外しする工程は無くすことはできないのである。
また、ダミーヘッドとヘッドボルトが消耗するため、定期的にメンテナンスが必要となる。その結果、メンテナンスの人件費や設備維持費も余分に必要となる。
したがって、これらにかかるコストを削減できないため、ダミーヘッドを用いる場合はどうしてもコストが高くなってしまうという問題がある。
【０００７】
（２）適切な部分を押圧しながら加工することが困難である。
特許文献１に示すような、シリンダブロックを押圧する方法では、適切な場所を押圧しながら加工ができるかどうかが問題となる。
図１０に、出願人が調査したシリンダブロックにシリンダヘッドを組み付けた際に発生する、シリンダボア内周面の歪みの分布を示した立体斜視図を示す。
横軸は、中央線ＣＬを中心に立体的に描かれたシリンダボア内周面１４の歪みの大きさを表し、縦軸はシリンダヘッド側からの高さを示している。
このように、シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付けたときに発生する歪みは、内側変形位置１４ａで最も大きくなり、歪みピーク高さｈ１の位置に発生する。そして、内側変形位置１４ａでシリンダボア内周面１４は内側へ内側に変形する。
また、この歪みピーク高さｈ１の位置は、ヘッドボルト締結部１３ａに対応する位置に発生することが分かっている。すなわち、ヘッドボルト締結部１３ａと同じ位相の歪みピーク高さｈ１で、シリンダボア内周面１４は内側に大きく変形するのである。
【０００８】
この歪みピーク高さｈ１のシリンダヘッド組み付け面からの位置は、図１１に、出願人が立てた、シリンダヘッドにシリンダブロックを組み付ける際に発生する力の断面モデル図によって示される。
この断面モデル図は、ヘッドボルト締結部１３ａの位相、つまりシリンダボアの中心とヘッドボルト締結部１３ａの中心を通るように、シリンダブロック１０を切断したものであり、シリンダブロック１０の断面を模式的に示している。
前述した歪みピーク高さｈ１は、シリンダブロック１０のシリンダヘッド１９組み付け面から、接続部１７までの高さとほぼ一致する。
この接続部１７は、ウォータジャケット１５の底部１５ａの下部であって、ヘッドボルト１６が締結されるシリンダ外壁部１３と、シリンダライナ保持外筒部１１との接続する場所である。
この接続部１７付近に内側への歪みＳｔが発生するのは、図１１に示す上向きの力Ｆ１と下向きの力Ｆ２によって発生する外側に引っ張られる力Ｆ３によって、接続部１７が外側に引っ張られることによって、接続部１７近辺でシリンダライナ保持外筒部１１が内側に座屈するために起こる。
そして、接続部１７に発生する内側変形位置１４ａの高さは、歪みピーク高さｈ１に対応する。また、内側変形位置１４ａの位置は、ヘッドボルト締結部１３ａに対応する位置に発生している。
この接続部１７は、設計によっても異なるが、一般的な現在のエンジンでは、シリンダヘッド組み付け側から８０〜１００ｍｍ程度の距離に設けられることが多い。
【０００９】
ところで、特許文献１に開示される技術によると、シリンダブロック１０を押圧する部分は、シリンダボアの外壁の上端部からシリンダボアの中心に向けて、シリンダボアの配列方向、及び配列方向と直交する方向としている。
この位置は、ヘッドボルト締結部１３ａとは４５度ずれた位置が深く加工されてしまうことを意味し、前述したように図１０に示す歪み発生位置である、ヘッドボルト締結部１３ａと対応する位置とは異なる。
また、高さについても、特許文献１では、明細書の中で押圧部はシリンダヘッド１９組み付け側から４０ｍｍ程度の位置とすることが望ましいとしており、図１０に示した最も加工したいヘッドボルト締結部１３ａに対応した内側変形位置１４ａから遠い部分を加工することになる。
仮に、特許文献１の方法で接続部１７を押圧するとなると、ウォータジャケット１５の底部１５ａ部分が邪魔になり、接続部１７を押圧することができない。
よって、特許文献１の方法では、適切な位置を押圧しながら加工することは困難である。
【００１０】
このように、従来の特許文献１乃至特許文献４の方法では、（１）ダミーヘッドを用いた加工では、コスト削減が難しい、（２）適切な部分を押圧しながら加工することが困難である、等の問題があった。
【００１１】
そこで、本発明ではこのような問題を解決するためになされたものであり、ダミーヘッドを用いずに、簡単なホーニング加工で、シリンダブロックとシリンダヘッドを組み付けた際に、シリンダボア内周面の真円度が確保できるような、シリンダブロックの加工方法、及びシリンダブロック、及びエンジン構造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】
前記目的を達成するために、本発明によるシリンダヘッド及びその加工方法は以下のような特徴を有する。
（１）ピストンが内部で摺動するシリンダライナを、シリンダライナ保持外筒の内側に備え、前記シリンダライナ保持外筒を囲うように形成されるシリンダ外壁部にヘッドボルト締結部を有する、シリンダブロックの加工方法において、前記シリンダブロックは、前記シリンダライナが前記シリンダライナ保持外筒からクランクケース側に突出する、ライナ突出部を備え、前記ライナ突出部を、前記ヘッドボルト締結部に対応する位置で径方向内側に縮径保持した状態で、シリンダボア内周面のホーニング加工を行うことを特徴とする。
【００１３】
（２）（１）に記載する加工方法で加工されるシリンダブロックにおいて、前記シリンダボア内周面が、前記ヘッドボルト締結部に対応する位置で、径方向外側に深く加工された、歪相殺溝部を有し、前記歪相殺溝部が、前記シリンダライナのクランクケース側から、前記シリンダライナ保持外筒と前記シリンダ外壁部で囲まれるウォータジャケットの底部を越える位置にかけて、徐々に浅くなるように設けられていることを特徴とする。
【００１４】
（３）（２）に記載するシリンダブロックに、シリンダヘッドを組み付けたエンジン構造において、前記歪相殺溝部を有した前記シリンダブロックに、前記ヘッドボルト締結部を用いて前記シリンダヘッドが組み付けられることで、前記歪相殺溝部に歪みが生じ、前記歪相殺溝部によって、前記歪みが相殺されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
このような特徴を有する本発明によるシリンダヘッド及びその加工方法により、以下のような作用、効果が得られる。
（１）ピストンが内部で摺動するシリンダライナを、シリンダライナ保持外筒の内側に備え、前記シリンダライナ保持外筒を囲うように形成されるシリンダ外壁部にヘッドボルト締結部を有する、シリンダブロックの加工方法において、前記シリンダブロックは、前記シリンダライナが前記シリンダライナ保持外筒からクランクケース側に突出する、ライナ突出部を備え、前記ライナ突出部を、前記ヘッドボルト締結部に対応する位置で径方向内側に縮径保持した状態で、シリンダボア内周面のホーニング加工を行うことを特徴とする。
よって、ダミーヘッドを用いずに、簡単なホーニング加工によって、シリンダブロックとシリンダヘッドを組み付けた際に、シリンダボア内周面に必要な真円度が確保できる。
【００１６】
これは以下のような作用効果によるものである。
シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付けた際に発生する歪みは、ヘッドボルト締結部に対応するシリンダライナ保持外筒部とシリンダ外壁部の接続部分付近に最も大きく現れる。
これは、接続部分において、シリンダヘッドから押される力と、シリンダ外壁部がヘッドボルトによって引っ張り上げられる力の両方がかかり、その結果、接続部分付近のシリンダライナ保持外筒がシリンダライナと共に内側に座屈してしまうためである。
その結果、ヘッドボルト締結部に対応するシリンダライナ保持外筒部とシリンダ外壁部の接続部分付近に最も大きな歪みが現れ、当該部分のシリンダボア内周面が内側に膨らむように変形してしまう。
したがって、１気筒当たり４箇所のヘッドボルト締結部が設けられている場合は、このように歪みが発生し、シリンダボア内周面が大きく変形する場所が４カ所現れることになる。
【００１７】
多くのシリンダブロックのシリンダライナ保持外筒部とシリンダ外壁部の接続部分は、シリンダブロックのクランクケース側に存在する。
よって、シリンダブロックに、シリンダライナがクランクケース側に突出するライナ突出部を設け、このライナ突出部のヘッドボルト締結部に対応する部分を縮径保持しながら、シリンダボア内周面のホーニング加工を行う。この場合、１気筒当たり４箇所のヘッドボルト締結部があれば、ライナ突出部を縮径保持する部分も４カ所となる。
このようにホーニング加工を行うことで、シリンダライナのクランクシャフト側が部分的に深く削り取られる。この時、縮径保持する場所がライナ突出部のヘッドボルト締結部に対応する位置であるため、シリンダボア内周面の、ヘッドボルト締結部に対応する位置が深く削り取られることになる。また、この深く削り取られた部分は歪みが現れる位置にも対応する。
【００１８】
したがって、このように加工され、歪みが現れる部分が深く削り取られたシリンダライナを有するシリンダブロックに、シリンダヘッドを組み付けることで、前述したように、シリンダボア内周面が内側に膨らむように変形する。
この時に、該当部分が必要なだけ深く削り取られていることで、結果的にその部分が真円に近くなる。
また、シリンダブロックに、シリンダライナがクランクケース側に突出するライナ突出部を設け、このライナ突出部のヘッドボルト締結部に対応する部分を縮径保持することは、比較的簡単な設備で実現できる。
このように、簡単にライナ突出部を縮径保持し、ホーニング加工することで、シリンダヘッドにシリンダブロックを組み付けた際に真円度が高くなるように加工が可能となり、その結果、ピストン周りの摺動抵抗を減少させることができ、エンジンの出力を低減させることなく燃費を向上させることが可能となる。
【００１９】
（２）（１）に記載する加工方法で加工されるシリンダブロックにおいて、前記シリンダボア内周面が、前記ヘッドボルト締結部に対応する位置で、径方向外側に深く加工された、歪相殺溝部を有し、前記歪相殺溝部が、前記シリンダライナのクランクケース側から、前記シリンダライナ保持外筒と前記シリンダ外壁部で囲まれるウォータジャケットの底部を越える位置にかけて、徐々に浅くなるように設けられていることを特徴とするので、（１）と同じ効果を有したシリンダブロックを提供することが可能となる。
【００２０】
（３）（２）に記載するシリンダブロックに、シリンダヘッドを組み付けたエンジン構造において、前記歪相殺溝部を有した前記シリンダブロックに、前記ヘッドボルト締結部を用いて前記シリンダヘッドが組み付けられることで、前記歪相殺溝部に歪みが生じ、前記歪相殺溝部によって、前記歪みが相殺されることを特徴とする。
よって、ダミーヘッドを用いた場合に比べて生産コストを下げることが可能で、シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付けた際に、シリンダボア内周面はダミーヘッドを用いた場合と同等の真円度を実現でき、エンジン出力を向上させ、かつ燃費の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本実施例についての構成を、図面を用いて説明する。
本実施例のシリンダブロック１０は一般的なエンジンのシリンダブロックと構成はほぼ同じである。
図１にその断面図を示す。
一般的なものと同様、シリンダブロック１０は、軽量化と熱効率の向上を狙ってアルミニウム合金で鋳造されている。
また、シリンダブロック１０には、シリンダライナ１２がシリンダライナ保持外筒部１１に一体化するように鋳込まれ、エンジンにシリンダブロック１０が組み付けられた際に、このシリンダライナ１２内部を図示しないピストンが摺動する。
なお、本実施例のシリンダブロック１０は、直列４気筒のエンジンに用いるシリンダブロック１０であるが、直列のエンジンであればそのまま適用が可能であるし、水平対向レイアウトであったり、Ｖ字レイアウトを採るエンジンであったりしても、応用は可能である。
【００２２】
シリンダライナ１２は、肉厚が数ｍｍ程度の円筒体であり、ねずみ鋳鉄等の自己潤滑製の高い金属で造られている。
このシリンダライナ１２をアルミニウム合金製のシリンダブロック１０に鋳ぐるむことで、図示しないピストンの摺動抵抗を抑え、ピストン摺動面の消耗を抑えている。
また、シリンダブロック１０にはシリンダ外壁部１３が設けられ、シリンダライナ保持外筒部１１とシリンダ外壁部１３の間にウォータジャケット１５が設けられる。
ウォータジャケット１５には、エンジン運転時に冷却水を流し、シリンダライナ１２を冷却する役目がある。
また、シリンダブロック１０にはクランクケース１０ａが一体化して設けられている。
【００２３】
一般的なエンジンのシリンダブロックと構成が異なるのは、以下の部分である。
本実施例の、シリンダブロック１０には、シリンダライナ１２がシリンダライナ保持外筒部１１からクランクケース１０ａ側に突出する、ライナ突出部１２ｃを備えている。
このライナ突出部１２ｃの飛び出し代は、図２に記載のクランクシャフト２８に干渉しない程度に設けられており、シリンダライナ保持外筒部１１より数ｍｍ程度突出している。
なお、このライナ突出部１２ｃの突出量は、後述する剥離装置３０との関係及び、シリンダブロック１０の設計コンセプトによっても左右されるため、シリンダブロック１０ごとに任意に設定される。
【００２４】
次に、シリンダブロック１０が、エンジンにどのように組み付けられるかについて説明を行う。
図２に、シリンダブロック１０をエンジンに組み付けた際の模式断面図を示す。
シリンダブロック１０の上面にはシリンダヘッド１９が図示しないヘッドボルト１６によって組み付けられ、対向する面には、クランクキャップ２４が組み付けられる。
シリンダブロック１０の備えるシリンダライナ１２には、ピストン２６が摺動可能に設けられる。
この他、図示しないインテークマニホールドや、エキゾーストマニホールド等が組み付けられ、補器が取り付けられて、エンジンは稼働可能な状態になる。
【００２５】
次に、図２を用いてエンジンの働きについても説明を行う。
エンジン稼働時には、燃焼室２５で燃料が爆発することで、高温高圧の燃焼ガスが発生し、その燃焼ガスの圧力が、ピストン２６によって、シリンダライナ１２内で摺動するエネルギーに変換され、ピストン２６は往復運動をする。
そして、ピストン２６はコンロッド２７によって、クランクシャフト２８接続されるので、ピストン２６の往復運度はクランクシャフト２８によって回転運動に変えられ、クランクシャフト２８から回転動力を取り出すことが可能となる。
このピストン２６にはピストンリング２９が備えられており、シリンダライナ１２とピストン２６の間の油膜を管理すると共に、燃焼室２５で発生する高温高圧の燃焼ガスがクランクシャフト２８側に漏れることを防いでいる。
【００２６】
次に、加工工程の説明を行う。
図３には、加工工程におけるシリンダブロックの断面図を示している。
シリンダブロック１０は、固定具３３を用いて固定台３２に固定されている。
シリンダブロック１０の固定位置は、シリンダブロック１０に設けられるノックピン穴などの基準位置に合わせて行われる。
固定台３２には剥離装置３０が備えられ、油圧シリンダ３１によって剥離装置３０は任意に昇降させることが可能である。
剥離装置３０には斜面３０ａを有したアーム３０ｂが設けられている。
シリンダブロック１０が固定台３２に固定された状態で、剥離装置３０を上昇させると、シリンダブロック１０が備えるシリンダライナ１２のクランクケース側開口１２ｂに、斜面３０ａが当たり、シリンダライナ１２のクランクケース側開口１２ｂを押圧する。
シリンダブロック１０にはライナ突出部１２ｃを備えるので、アーム３０ｂの備える斜面３０ａはシリンダライナ保持外筒部１１に干渉せずに、クランクケース側開口１２ｂを押圧する。
このことによって、ライナ突出部１２ｃをアーム３０ｂで縮径保持することが可能になるのである。
なお、剥離装置３０はライナ突出部１２ｃをアーム３０ｂで縮径保持するために、ライナ突出部１２ｃに合わせて若干フローティングするように設けられていても良い。
【００２７】
図４に、図３のＡＡ断面における平面図を示す。
図４はシリンダブロック１０をクランクケース１０ａ側から見た平面図であり、説明のため、斜面３０ａの部分を断面図としている。
斜面３０ａを備えるアーム３０ｂは、１気筒あたり４つ用意され、剥離装置３０が上昇することで、斜面３０ａの働きによって、シリンダライナ１２を縮径させる方向に押す。
このアーム３０ｂがシリンダライナ１２を押す位置は、シリンダライナ１２の周囲に設置されるヘッドボルト締結部１３ａの位相と近い場所となっている。つまり、ヘッドボルト締結部１３ａに対応する位置の近傍で、シリンダライナ１２の外側から押圧力を加え、縮径する力を与えている。
【００２８】
この状態で、図３に示すようにシリンダブロック１０の上部開口から、ホーニング加工装置の先端に備えられたホーニング加工機回転軸２０を挿入する。ホーニング加工機回転軸２０には砥石２１が備えられており、砥石２１でシリンダライナ１２の内面であるシリンダボア内周面１４を加工することになる。
つまり、剥離装置３０でシリンダライナ１２に力を加えた状態で、ホーニング加工機回転軸２０に備える砥石２１で、シリンダブロック１０の仕上げ加工を行う。
【００２９】
以上のような構成を有するので、本実施例は以下の作用効果を示す。
まず、シリンダブロック１０が固定台３２に固定され、剥離装置３０でシリンダライナ１２のクランクケース側開口１２ｂを押圧し、ライナ突出部１２ｃを縮径保持した状態で、仕上げ加工であるホーニング加工を行うことで、シリンダボア内周面１４が部分的に深く削れることになる。
図５に、ライナ突出部１２ｃをアーム３０ｂで縮径保持する際の概念説明図を示す。
剥離装置３０の備えるアーム３０ｂが、１気筒当たり４カ所、ライナ突出部１２ｃの外側から内側に力が発生するように配置されている。
このアーム３０ｂがライナ突出部１２ｃを押す位置は、図５に示すようにシリンダライナ１２の周囲に設置されるヘッドボルト締結部１３ａに対応する位置である。
このような位置で、アーム３０ｂによってライナ突出部１２ｃを縮径押圧力Ｆｂが内側に発生することで、シリンダライナ１２には内側に働く力Ｆａが作用する。この内側に働く力Ｆａは、接続部１７に働く力である外側に引っ張られる力Ｆ３と逆方向に働き、シリンダライナ１２を内側に変形させようとする力として働く。
【００３０】
この様子を拡大したのが図６である。
図６には、アーム３０ｂがライナ突出部１２ｃを押す部分の拡大模式図を示している。
アーム３０ｂによってライナ突出部１２ｃが押圧され、内側に働く力Ｆａが発生することで、シリンダライナ１２は変形し、ライナ変形分１２ｄが生じる。
このライナ変形分１２ｄは縮径押圧力Ｆｂに応じてその量が決定され、ライナ変形分１２ｄが発生する部分は、シリンダボア内周面１４の内側変形位置１４ａにも達する。
このような状態を維持して、シリンダボア内周面１４は、ホーニング加工機回転軸２０に備える砥石２１で、シリンダブロック１０の仕上げ加工が行われる。
このため、シリンダボア内周面１４のヘッドボルト締結部１３ａに対応する位置が深く削り取られる。つまり、シリンダライナ１２は、その内面であるシリンダボア内周面１４であって、ヘッドボルト締結部１３ａに対応する位置が、クランクケース側開口１２ｂ側が最も深く、燃焼室側開口１２ａに向かって徐々に浅く削り取られていることになる。
【００３１】
この様子を立体的に示したのが図８である。
図８には、ホーニング加工を行った後のシリンダボア内周面１４の形状を立体的に表した図を示す。
シリンダボア内周面１４はシリンダライナ１２の内側に形成されているが、図８では、説明のために外側を省略して描かれている。またシリンダブロック１０も省略し、周りに配置されるシリンダ外壁部１３の備えるヘッドボルト締結部１３ａを点線で示している。
この、シリンダボア内周面１４の下側、すなわちシリンダライナ１２のクランクケース側開口１２ｂから形成されているのが、歪相殺溝部１４ｂである。後述するが、歪相殺溝部１４ｂの深さは、実際には内側変形位置１４ａが数十μｍ程度になるように設定されている。しかし、説明のため図８では深く表している。
歪相殺溝部１４ｂはシリンダボア内周面１４に形成され、燃焼室側開口１２ａに対応する位置に形成されていることが分かる。
また、歪相殺溝部１４ｂは、クランクケース１０ａ側から歪みピーク高さｈ１の位置よりもシリンダヘッド１９組み付け側まで形成されている。
【００３２】
ここで、摺動抵抗の低減と燃費の向上の関係について説明する。
このピストン２６周りの摺動抵抗は、ピストン２６の外側に設けられるピストンリング２９の張力による部分が大部分を占めている。
ピストンリング２９の働きは、エンジン稼働中に燃焼室２５に発生する高温高圧の燃焼ガスを、クランクシャフト２８側に漏らさないことと、クランクシャフト２８側から供給される潤滑油を、必要以上に燃焼室に入れないようにしながら、シリンダボア内周面１４に適正な膜厚を保持して供給する役割を持っている。
したがって、ピストン２６に設けられた溝に嵌め込まれるピストンリング２９は、エンジンに組み付けた際には、シリンダライナ１２の内面にピストンリング２９自身の張力で突っ張るような形で保持され、燃焼ガスを遮断し潤滑油の油膜管理を行うのである。
ピストンリング２９にこのような機能を持たせているため、シリンダボア内周面１４の真円度と、ピストン２６の外径の真円度が悪い場合には、燃焼ガスのシールと潤滑油の油膜管理を適正に行うために、ピストンリング２９の張力を強くする必要がある。
【００３３】
シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際には、図１０に示したような歪みが発生し、その歪みは内側変形位置１４ａで最も大きく歪み、数十μｍ程度になる。したがって、この歪みのことを考慮してシリンダボア内周面１４が加工されていない場合は、この歪み分を吸収して、燃焼ガスのシールをすると共に、シリンダボア内周面１４に適正な油膜を保持するために、相当のピストンリング２９の張力が必要となるわけである。
この結果、ピストン２６とシリンダボア内周面１４の摺動抵抗は高くなる。
逆に、シリンダボア内周面１４の真円度が高く、ピストン２６の外径の真円度が高く保たれれば、ピストンリング２９の張力は低く設定しても、燃焼ガスのシールと潤滑油の油膜管理は可能となるため、摺動抵抗は低くすることができる。
実際に、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際の、シリンダライナ１２の内面であるシリンダボア内周面１４の歪みが、数μｍ程度に抑えられれば、高い燃費向上効果が得られ、エンジンの出力向上が見込まれる。
【００３４】
このような、摺動抵抗の低減と燃費向上の関係があるため、シリンダボア内周面１４に内側変形位置１４ａが発生することは好ましくなく、アーム３０ｂによってライナ突出部１２ｃを縮径保持した状態でホーニング加工することで、内側変形位置１４ａの発生を抑制する。
どのように内側変形位置１４ａの発生が抑制されるかについては、以下に説明をする。
図７に、シリンダボア内周面１４のボア真円度の４次成分値とシリンダヘッド１９組み付け面からの距離との関係を表したグラフを示す。
縦軸は、ボア真円度の４次成分値を示しており、値が大きいほど歪みが大きいことを示している。横軸は、シリンダヘッド組み付け面からの距離を示している。
ボア歪量５０は、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた場合の、ボア真円度の４次成分の値を示しており、押圧変形量５１は、ライナ突出部１２ｃをアーム３０ｂで押圧することで、シリンダライナ１２を変形させた場合の、ボア真円度の４次成分の値を示している。
このグラフが示す通り、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた場合、歪みピーク高さｈ１で最も大きな歪みが現れており、その位置はピストン摺動範囲に含まれる。
【００３５】
この結果、ピストン２６がシリンダボア内周面１４を摺動する場合に、歪みピーク高さｈ１の部分で真円度が悪く、この位置でピストンリング２９とシリンダボア内周面１４との間に隙間ができると、エンジン稼働時に燃焼室２５側から燃焼ガスが、クランクケース１０ａ側から潤滑油が漏れて、その結果エンジン出力が低下し、燃費も低下する。
そのため、ピストンリング２９の張力を高めることで、シリンダボア内周面１４とピストンリング２９の間の隙間を発生しにくく抑える必要がある。
ただし、前述したように、摺動抵抗が増加してしまうので、結果的に燃費の低下を招く。
【００３６】
そこで、アーム３０ｂによってライナ突出部１２ｃを縮径保持した状態で、シリンダボア内周面１４をホーニング加工することで、この問題を解決する。
ライナ突出部１２ｃをアーム３０ｂによって縮径保持した状態では、図７に示す押圧変形量５１に示される変形がシリンダライナ１２に与えられる。
この状態でシリンダボア内周面１４をホーニング加工することで、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９が組み付けられる際には、図７の縮径保持加工後歪量５２に示される量でシリンダボア内周面１４の変形は抑えられることになる。
すなわち、余計に削られたライナ変形分１２ｄが、外側に引っ張られる力Ｆ３の発生によって内側変形位置１４ａが発生して一部が相殺されることになるのである。
【００３７】
したがって、図７に示す歪みピーク高さｈ１で発生するボア真円度の４次成分値のピーク値Ｓ１に比べて、縮径保持加工後ピーク値Ｓ２は減少しており、歪みは相殺されていることが分かる。
なお、ボア歪量５０が歪みピーク高さｈ１以降、歪みが少なくなるのに対して、押圧変形量５１はライナ突出部１２ｃを縮径保持するため、右肩上がりに上昇する。このため、クランクケース側開口１２ｂに近づくにつれて、径方向外側に削れてピストン２６との真円度の差は大きくなる。
ただし、ピストン摺動範囲では、その影響はほとんど無いため、この部分で真円度が悪くなっていてもピストン２６の摺動に影響はなく、エンジンの性能にも影響しない。
【００３８】
このような関係を示したのが図９である。
図９に、歪相殺溝部１４ｂが形成されたシリンダボア内周面１４を持つシリンダブロック１０に、シリンダヘッド１９を組み付けることで発生する力の関係図を示す。
この図９は図８同様に、説明に必要な部分だけ抜き出した図である。したがって、シリンダボア内周面１４、シリンダライナ保持外筒部１１の上面、ヘッドボルト１６、及びヘッドボルト締結部１３ａのみ示している。
図８に示した、シリンダボア内周面１４に歪相殺溝部１４ｂが設けられたシリンダブロック１０に、シリンダヘッド１９を組み付けヘッドボルト１６で締結する。
そして、図１１で示したようにヘッドボルト１６によって上向きの力Ｆ１が発生する。また、それによってシリンダヘッド１９が押さえつけられ、シリンダライナ保持外筒部１１を押圧するので、下向きの力Ｆ２がシリンダライナ保持外筒部１１の上面に発生する。
そして接続部１７では、上向きの力Ｆ１及び下向きの力Ｆ２が発生することで外側に引っ張られる力Ｆ３が発生する。
これらの力、上向きの力Ｆ１、下向きの力Ｆ２、外側に引っ張られる力Ｆ３によって、内側への歪みＳｔが発生し、シリンダボア内周面１４は内側変形位置１４ａで変形を起こす。
この時に、内側変形位置１４ａは歪相殺溝部１４ｂ上にあるので、結果的に内側への歪みＳｔは相殺され、シリンダボア内周面１４の歪みピーク高さｈ１での真円度を高めることが可能になる。
したがって、歪相殺溝部１４ｂの深さが、内側変形位置１４ａで数十μｍになるように設定されていれば、その部分の真円度は数μｍ程度に抑えられることになる。
ただし、歪相殺溝部１４ｂの深さは、内側変形位置１４ａの部分以外の、ピストン摺動範囲にかかる部分の歪みをも考慮されて設定されるべきである。
【００３９】
このように、アーム３０ｂによってライナ突出部１２ｃを縮径保持した状態で、シリンダボア内周面１４をホーニング加工することで、内側変形位置１４ａの変形量を抑えることが可能で、このシリンダボア内周面１４の変形量を数μｍ以下に抑えることができるので、前述したようにピストン２６のピストンリング２９の張力を減らすことができ、その結果、ピストン２６周りの摺動抵抗の低減を図ることができる。
そして、ピストン２６周りの摺動抵抗の低減の結果、エンジンの出力を低下させることなく燃費向上に貢献する。
【００４０】
したがって、本実施例に示した発明により、以下のような効果が得られる。
（１）ピストン２６が内部で摺動するシリンダライナ１２を、シリンダライナ保持外筒部１１の内側に備え、シリンダライナ保持外筒部１１を囲うように形成されるシリンダ外壁部１３にヘッドボルト締結部１３ａを有する、シリンダブロック１０の加工方法において、シリンダブロック１０は、シリンダライナ１２がシリンダライナ保持外筒部１１からクランクケース１０ａ側に突出する、ライナ突出部１２ｃを備え、ライナ突出部１２ｃを、ヘッドボルト締結部１３ａに対応する位置で径方向内側に縮径保持した状態で、シリンダボア内周面１４のホーニング加工を行うことを特徴とする。
よって、ダミーヘッドを用いずに、適切な位置を押圧しながらホーニング加工可能であり、シリンダブロック１０とシリンダヘッド１９を組み付けた際に、シリンダボア内周面１４に必要な真円度が確保できる。
【００４１】
これは以下のような作用効果によるものである。
シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際に発生する歪みは、ヘッドボルト締結部１３ａに対応するシリンダライナ保持外筒部１１とシリンダ外壁部１３の接続部１７付近に最も大きく現れる。
これは、接続部１７において、シリンダヘッド１９から押される力と、シリンダ外壁部１３がヘッドボルト１６によって引っ張り上げられる力の両方がかかり、その結果、接続部１７付近のシリンダライナ保持外筒部１１がシリンダライナ１２と共に内側に座屈してしまうためである。
その結果、ヘッドボルト締結部１３ａに対応するシリンダライナ保持外筒部１１とシリンダ外壁部１３の接続部１７付近に最も大きな歪みである内側への歪みＳｔが現れ、当該部分のシリンダボア内周面１４が内側に膨らむように変形してしまう。
【００４２】
シリンダブロック１０のシリンダライナ保持外筒部１１とシリンダ外壁部１３の接続部１７は、シリンダブロック１０のクランクケース１０ａに存在するため、シリンダブロック１０に、シリンダライナ１２がクランクケース１０ａ側に突出するライナ突出部１２ｃを設け、このライナ突出部１２ｃのヘッドボルト締結部１３ａに対応する部分を縮径保持しながら、シリンダボア内周面１４のホーニング加工を行う。
１気筒当たり４箇所のヘッドボルト締結部１３ａがあれば、ライナ突出部１２ｃを縮径保持する部分も４カ所となる。
このようにホーニング加工を行うことで、シリンダライナ１２のクランクシャフト２８側が部分的に深く削り取られる。この時、縮径保持する場所がライナ突出部１２ｃのヘッドボルト締結部１３ａに対応する位置であるため、シリンダボア内周面１４の、ヘッドボルト締結部１３ａに対応する位置が深く削り取られることになる。また、この深く削り取られた部分である歪相殺溝部１４ｂは歪みが現れる位置にも対応する。
【００４３】
したがって、このように加工され、歪相殺溝部１４ｂをシリンダライナ１２に有するシリンダブロック１０に、シリンダヘッド１９を組み付けることで、前述したように、シリンダボア内周面１４が内側に膨らむように変形する。
この時に、該当部分が必要なだけ深く削り取られている歪相殺溝部１４ｂを設けてあることで、結果的にその部分が真円に近くなる。
このように、ライナ突出部１２ｃを縮径保持してホーニング加工することで、シリンダヘッド１９にシリンダブロック１０を組み付けた際に真円度が高くなるように加工が可能となり、その結果、ピストン２６周りの摺動抵抗を減少させることができ、エンジンの出力を低減させることなく燃費を向上させることが可能となる。
【００４４】
（２）（１）に記載する加工方法で加工されるシリンダブロック１０において、シリンダボア内周面１４が、ヘッドボルト締結部１３ａに対応する位置で、径方向外側に深く加工された、歪相殺溝部１４ｂを有し、歪相殺溝部１４ｂが、シリンダライナ１２のクランクケース１０ａ側から、シリンダライナ保持外筒部１１とシリンダ外壁部１３で囲まれるウォータジャケット１５の底部１５ａを越える位置にかけて、徐々に浅くなるように設けられていることを特徴とするので、（１）と同じ効果を有したシリンダブロック１０を提供することが可能となる。
【００４５】
（３）（２）に記載するシリンダブロック１０に、シリンダヘッド１９を組み付けたエンジン構造において、歪相殺溝部１４ｂを有したシリンダブロック１０に、ヘッドボルト締結部１３ａを用いてシリンダヘッド１９が組み付けられることで、歪相殺溝部１４ｂに内側への歪みＳｔが生じ、歪相殺溝部１４ｂによって、内側への歪みＳｔが相殺されることを特徴とする。
よって、ダミーヘッドを用いた場合に比べて生産コストを下げることが可能で、シリンダブロック１０にシリンダヘッド１９を組み付けた際に、シリンダボア内周面１４はダミーヘッドを用いた場合と同等の真円度を実現でき、エンジン出力を向上させ、かつ燃費の向上を図ることが可能となる。
【００４６】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例の、シリンダブロックの断面図を示している。
【図２】本実施例の、シリンダブロックをエンジンに組み付けた際の模式断面図を示している。
【図３】本実施例の、加工工程におけるシリンダブロックの断面図を示している。
【図４】本実施例の、図３のＡＡ断面における平面図を示している。
【図５】本実施例の、ライナ突出部をアームで縮径保持する際の概念説明図を示している。
【図６】本実施例の、アームがライナ突出部を押す部分の拡大模式図を示している。
【図７】本実施例の、シリンダボア内周面のボア真円度の４次成分値とシリンダヘッド組み付け面からの距離との関係を示したグラフである。
【図８】本実施例の、ホーニング加工を行った後のシリンダボア内周面の立体斜視図を示している。
【図９】本実施例の、歪相殺溝部が形成されたシリンダボア内周面を持つシリンダブロックにシリンダヘッドを組み付けることで発生する力の関係図を示している。
【図１０】出願人が調査した、シリンダブロックにシリンダヘッドを組み付けた際に発生する、シリンダボア内周面の歪みの分布を表した立体斜視図を示している。
【図１１】出願人が立てた、シリンダヘッドにシリンダブロックを組み付ける際に発生する力の断面モデル図を示している。
【図１２】特許文献１の、荷重付加機構を有した荷重付加シリンダがシリンダブロックを押圧する様子の断面説明図を示している。
【符号の説明】
【００４８】
１０      シリンダブロック
１１      シリンダライナ保持外筒部
１２      シリンダライナ
１３      シリンダ外壁部
１３ａ      ヘッドボルト締結部
１４      シリンダボア内周面面
１５      ウォータジャケット
１６      ヘッドボルト
１７      接続部
１９      シリンダヘッド
２０      ホーニング加工機回転軸
２１      砥石
２４      クランクキャップ
２５      燃焼室
３０      剥離装置
３０ａ      斜面
３０ｂ      アーム
３１      油圧シリンダ
３２      固定台
３３      固定具
【図１】
2007211614.tif 000003
【図２】
2007211614.tif 000004
【図３】
2007211614.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007211614.tif 000007
【図６】
2007211614.tif 000008
【図７】
2007211614.tif 000009
【図８】
2007211614.tif 000010
【図９】
2007211614.tif 000011
【図１０】
2007211614.tif 000012
【図１１】
2007211614.tif 000013
【図１２】
2007211614.tif 000014