(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダライナ素材に切削加工、研削加工、水蒸気処理を施して、少なくとも内周面に水蒸気処理酸化鉄皮膜を有するシリンダライナ完成品に仕上げる製造工程において、ホーニングと外径研削とポリシングを除く切削加工及び研削加工を実施した後に、焼きなまし処理を施し、ついで、ホーニング及び外径研削をそれぞれ１回以上実施した後に水蒸気処理を施すことを特徴とするシリンダライナの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のシリンダライナの製造方法において、さらに外径研削およびポリシングを実施することを特徴とするシリンダライナの製造方法。
【請求項３】
シリンダライナ素材からシリンダライナ完成品に仕上げる製造工程は、第１工程：全長鍔径切削、第２工程：内面荒切削、第３工程：外面荒切削、第４工程：内面中仕上切削、第５工程：ファインボーリング、第６工程：外面仕上切削、第７工程：焼きなまし処理、第８工程：ホーニング、第９工程：外径研削、第１０工程：ホーニング、第１１工程：水蒸気処理、第１２工程：外径研削、第１３工程：ポリシングであることを特徴とするシリンダライナの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のシリンダライナの製造方法において、第８工程及び第１０工程のいずれか一方のホーニングは省略されることを特徴とするシリンダライナの製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載のシリンダライナの製造方法において、第９工程及び第１２工程のいずれか一方の外径研削は省略されることを特徴とするシリンダライナの製造方法。
【請求項６】
請求項３に記載のシリンダライナの製造方法において、第８工程及び第１０工程のいずれか一方のホーニングは省略され、かつ、第９工程及び第１２工程のいずれか一方の外径研削は省略されることを特徴とするシリンダライナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用シリンダライナの製造方法に関するものであり、さらに詳しく述べると、シリンダライナ素材から少なくとも内周面の一部に水蒸気処理による酸化鉄皮膜を有するシリンダライナ完成品に仕上げる製造工程に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋳鉄製又は鋼製の内燃機関用シリンダライナの製造工程において内周面に水蒸気処理を施して酸化鉄皮膜を形成することは、国際公開公報ＷＯ０１／３３０６５Ａ１により公知である。
【０００３】
内周面に水蒸気処理酸化鉄皮膜を有するシリンダライナは、鋳造したシリンダライナ素材に切削加工及び研削加工並びに水蒸気処理を施して製造する。その従来の製造工程は、全長鍔径切削→内面荒切削→外面荒切削→内面中仕上切削→ファインボーリング（切削）→外面仕上切削→ホーニング→水蒸気処理→外径研削→ポリシング、であり、必要に応じて、外面荒切削後、残留応力を除去するために、焼きなまし処理が実施される。ポリシング後のシリンダライナ完成品にグレード検査を実施して製品をランク分けする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
製造工程中の切削、研削は機械加工であり、加工後のシリンダライナ中間工程品に加工応力が生じて残留する。その残留応力は加工代が大きい程大きい。水蒸気処理と焼きなまし処理は加熱と徐冷の熱処理であり、処理後のシリンダライナ中間工程品の残留応力を解放して除去するが、そのため、シリンダライナ中間工程品に変形が生ずる。その変形量は除去した残留応力が大きい程大きい。
【０００５】
従来の工程においては、焼きなまし処理を実施しても、水蒸気処理によるシリンダライナ中間工程品の変形量が比較的大きく、真円度が低下して外径研削時に目残りとなる不良品が発生することもあった。このため、シリンダライナ完成品のグレード検査に過大な工数を要するという問題があった。
【０００６】
本発明はこの問題を解決するためになされたものであり、その課題は、シリンダライナ中間工程品の水蒸気処理による変形量を抑制してより精度を向上することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、従来の工程が、焼きなまし処理の実施には関係なく、シリンダライナ中間工程品の水蒸気処理による変形量が比較的大きい理由は、焼きなまし処理後から水蒸気処理までの間にシリンダライナ中間工程品に生じた残留応力が比較的大きいことによると考え、焼きなまし処理後から水蒸気処理までの工程を組み替えて残留応力を減少するテストを繰り返した結果、本発明に到達した。
【０００８】
前記課題を達成するため、本発明が採用する手段は、焼きなまし処理前に加工代が多くて加工応力の大きい全長鍔径切削、内面荒切削、外面荒切削、内面中仕上切削、ファインボーリング、外面仕上切削を実施し、焼きなまし処理後から水蒸気処理までの間は、加工代が少なくて加工応力の小さいホーニング、外径研削のみを実施し、水蒸気処理後は加工代が極めて少ない外径研削、ポリシングのみを実施する製造工程にある。
【０００９】
焼きなまし処理前に実施した加工によってシリンダライナ中間工程品に生じた比較的大きな残留応力は、焼きなまし処理により除去し、それによって生じた比較的大きな変形は、次のホーニング及び外径研削により修正して、真円度の低下を防止する。このホーニング及び外径研削によりシリンダライナ中間工程品に生じる残留応力は小さいから、その後の水蒸気処理による変形量は極めて小さく、シリンダライナ中間工程品は良好な真円度を保持する。したがって、本発明の製造工程はシリンダライナ素材を精度の良好なシリンダライナ完成品に仕上げることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のシリンダライナ製造方法を第１実施例と従来例に基づいて説明する。第１実施例と従来例の製造工程は工程表に、外面仕上切削後から水蒸気処理後までの各工程後のシリンダライナ中間工程品及びポリシング後の完成品の真円度の指数は真円度指数表にそれぞれ示している。指数は、従来例の水蒸気処理後のシリンダライナ中間工程品の真円度を１００とした数値である。又、図１には、第１実施例と従来例のシリンダライナの水蒸気処理後の中間工程品とポリシング後の完成品の真円度指数をグラフで示している。
【００１１】
工程表
工程              第１実施例              従来例
第１工程          全長鍔径切削            全長鍔径切削
第２工程          内面荒切削              内面荒切削
第３工程          外面荒切削              外面荒切削
第４工程          内面中仕上切削          内面中仕上切削
第５工程          ファインボーリング      ファインボーリング
第６工程          外面仕上切削            外面仕上切削
第７工程          焼きなまし処理          ホーニング
第８工程          ホーニング              水蒸気処理
第９工程          外径研削                外径研削
第１０工程        ホーニング              ポリシング
第１１工程        水蒸気処理
第１２工程        外径研削
第１３工程        ポリシング
【００１２】
焼きなまし処理をしない従来例は１０工程であるが、第１実施例は１３工程であり、３工程増加する。増加した工程は、焼きなまし処理、ホーニング、外径研削である。
【００１３】
【表１】
真円度指数表
0003916058.tif 000002
【００１４】
第１実施例も、従来例も、第１工程から第６工程までは、加工代が多い加工であるから、加工による残留応力は大きい。第１実施例は、第７工程に焼きなまし処理が入るため、第１工程から第６工程までの残留応力と加工前の鋳造応力は解放されるが、応力解放によりシリンダライナ中間工程品は変形する。このため、シリンダライナ中間工程品の焼きなまし処理前の真円度指数８１．４は焼きなまし処理後に１４７．３と悪化する。しかし、第８工程のホーニング、第９工程の外径研削、第１０工程のホーニングが真円度を改善するから、シリンダライナ中間工程品の真円度指数は２７．７まで向上する。この第８工程から第１０工程までは、加工代の少ない加工であり、加工による残留応力はわずかであるから、次の第１１工程の水蒸気処理において、残留応力を解放してもシリンダライナ中間工程品に変形は殆ど発生しない。このため、水蒸気処理後のシリンダライナ中間工程品の真円度指数は２６．５となり、水蒸気処理前と略同じである。第１２工程で外径研削を行い、第１３工程でポリシングにより内周の粗さを整えたシリンダライナ完成品の真円度指数は２６．５である。完成品の検査結果は合格（○）である。
【００１５】
これに対し、従来例は第８工程の水蒸気処理により大きな残留応力を解放するから、水蒸気処理後のシリンダライナ中間工程品の変形量は大きく、真円度指数は第７工程のホーニング後の２１．８から一挙に１００へと悪化する。この真円度の低下は第９工程の外径研削と第１０工程のポリシングで補正しきれないから、シリンダライナ完成品の真円度指数は８７．３に留まる。完成品の検査結果は不合格（×）である。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明の第２ないし第９実施例について説明する。前記真円度指数表に、第２ないし第９実施例の外面仕上切削後から水蒸気処理後までの各工程後のシリンダライナ中間工程品及びポリシング後の完成品の真円度指数を示している。又、図１には、第１、第２、第４、第６、第８実施例のシリンダライナの水蒸気処理後の中間工程品とポリシング後の完成品の真円度指数をグラフで示している。
【００１７】
第２ないし第９実施例のシリンダライナ素材をシリンダライナ完成品に仕上げる製造工程は、実施例１の製造工程から次の省略工程表に示す工程をそれぞれ省略したものである。
【００１８】
省略工程表
0003916058.tif 000003
【００１９】
第２及び第３実施例は、焼きなまし処理と水蒸気処理の間において、ホーニングと外径研削を１回実施するだけであるから、焼きなまし処理によるシリンダライナ中間工程品の変形量が比較的大きい場合は適用できない。但し、焼きなまし処理と水蒸気処理の間の工程数が第１実施例よりも少ないから、水蒸気処理による残留応力の解放に伴うシリンダライナ中間工程品の変形量が第１実施例よりも小さい場合に適用することができ、加工工程数が少ないことでコスト的に有利となる。
【００２０】
第２実施例のように、第８工程のホーニングを省略する場合は、第９工程の外径研削ではあまり真円度は変化しないが、第１０工程のホーニングにおいては特に真円度を良くしておく必要がある。又、第３実施例のように、第１０工程のホーニングを省略する場合は、第８工程のホーニング、第９工程の外径研削において真円度を良くしておく必要がある。
【００２１】
第２実施例と第３実施例は、ホーニングと外径研削の順序が逆になる以外は全く同じである。このホーニングと外径研削の順序は、加工条件に応じて適宜に選択される。
【００２２】
第４及び第５実施例は、外径研削を１回実施するだけであるから、焼きなまし処理によるシリンダライナ中間工程品の変形量が比較的大きい場合は適用できない。但し、焼きなまし処理と水蒸気処理の間の工程数が第１実施例よりも少ないから、水蒸気処理による残留応力の解放に伴うシリンダライナ中間工程品の変形量が第１実施例よりも小さい場合に適用することができ、加工工程数が少ないことでコスト的に有利となる。
【００２３】
第４実施例のように、第９工程の外径研削を省略する場合は、ホーニング工程を段階的な加工にしておき、外径研削は一工程で仕上げるようにする。又、第５実施例のように、第１２工程の外径研削を省略する場合は、第９工程の外径研削において精度を出しておく必要がある。
【００２４】
第４実施例と第５実施例は、１回だけ実施する外径研削が、２回目のホーニングと水蒸気処理の前か後かの点で相違ある。いずれを選択するかは、加工条件に応じて適宜に決定される。
【００２５】
第６ないし第９実施例は、ホーニング及び外径研削をそれぞれ１回実施するだけであるから、焼きなまし処理によるシリンダライナ中間工程品の変形量が比較的大きい場合は適用できない。但し、焼きなまし処理と水蒸気処理の間の工程数が第１実施例よりも少ないから、水蒸気処理による残留応力の解放に伴うシリンダライナ中間工程品の変形量が第１実施例よりも小さい場合に適用することができ、加工工程数が２工程も節減することでコスト的には非常に有利となる。
【００２６】
第６実施例ないし第９実施例は、１回だけ実施するホーニング及び外径研削が水蒸気処理の前か後かの点で相違ある。いずれを選択するかは、加工条件に応じて適宜に決定される。
【００２７】
第６実施例は、第１実施例の第８工程ホーニング、第９工程外径研削を省略しているので、第１０工程ホーニングにおいて精度を上げて次工程に進むことが望ましい。第７実施例は、第１実施例の第１０工程ホーニング、第１２工程外径研削を省略しているので、第８工程ホーニング、第９工程外径研削において精度を上げて次工程に進むことが望ましい。第８実施例は、第１実施例の第９工程外径研削、第１０工程ホーニングを省略しているので、第８工程ホーニングにおいて精度を上げておく必要がある。第９実施例は、第１実施例の第８工程ホーニング、第１２工程外径研削を省略しているので、第９工程外径研削において精度を出し、さらに、第１０工程ホーニングにおいても精度を上げておく必要がある。
なお、第１２工程外径研削を省略する第５、第７、第９実施例は、水蒸気皮膜は形成されたままとなるが、ルーズフィットタイプのライナには問題なく適用可能である。
【００２８】
第２ないし第９実施例の完成品検査結果はいずれも合格（○）である。第２ないし第９実施例の上記以外の構成及び効果は第１実施例と同様である。
【００２９】
【発明の効果】
上記のとおり、少なくとも内周面に水蒸気処理による酸化鉄皮膜を備えたシリンダライナの製造方法において、従来方法の工程は、水蒸気処理前に、加工応力が比較的大きい研削加工を実施していたために水蒸気処理によるシリンダライナ中間工程品の変形量が比較的大きく、その後の外径研削等により真円度を修正することが困難であったが、本発明方法の工程は、残留応力の大きい切削及び研削加工の終了後に焼きなまし処理を施して残留応力を解放し、ついで、残留応力が比較的小さいホーニングと外径研削を実施して真円度を補正した後に水蒸気処理を施すから、水蒸気処理の応力解放に伴うシリンダライナ中間工程品の変形量はわずかであり、その後の外径研削等により良好な真円度のシリンダライナ完成品に仕上げられる。このため、本発明方法はシリンダライナの真円度が向上してより真円に近づくことから、検査工数の大幅な節減が可能になるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例及び従来例シリンダライナの水蒸気処理後の中間工程品及びポリシング後の完成品の真円度指数を示すグラフである。
【図１】
0003916058.tif 000004