(57)【要約】【課題】エンジン組付部品をシリンダブロックに組み付けた場合でもシリンダボアの真円度及び円筒度を保つことのできる溶射皮膜形成方法を提供する。【解決手段】シリンダブロック１に形成されたシリンダボア２の内壁２ａに、溶融した金属の溶滴を吹き付けて溶射皮膜５を形成する溶射皮膜形成方法である。溶射皮膜５を形成する前、或いは溶射皮膜形成中に、シリンダブロック１へのシリンダーヘッド１４やプラグ１２或いはベアリングキャップ１１等のエンジン組付部品による組み付け応力でシリンダボア２に生じる変形部位に、前記溶滴を吹き付けてシリンダボア２の内壁２ａから突出する突条部４を前記変形部位の変形量に応じて形成しておく。【選択図】図３
2009197309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに形成されたシリンダボアの内壁に、溶融した金属の溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成方法であって、
前記溶射皮膜を形成する前工程、或いは前記溶射皮膜を形成する工程中で、前記シリンダブロックへのエンジン組付部品による組み付け応力で前記シリンダボアに生じる変形部位に、前記溶滴を吹き付けてシリンダボアの内壁から突出する突条部を形成しておく変形部位溶射工程を有する
ことを特徴とする溶射皮膜形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶射皮膜形成方法であって、
前記変形部位溶射工程では、前記シリンダボアに生じる変形部位に、該シリンダボアの軸方向に沿って溶滴を吹き付けて突条部を形成する
ことを特徴とする溶射皮膜形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載の溶射皮膜形成方法であって、
前記溶射皮膜を形成する工程では、前記変形部位溶射工程で形成した突条部の上から前記シリンダボアの円周方向に溶射ガン装置のノズルを回転させながら溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する
ことを特徴とする溶射皮膜形成方法。
【請求項４】
請求項３に記載の溶射皮膜形成方法であって、
前記溶射皮膜形成工程後、前記シリンダボアの内面をホーニング加工するボア面仕上げ加工工程を行う
ことを特徴とする溶射皮膜形成方法。
【請求項５】
請求項３に記載の溶射皮膜形成方法であって、
前記溶射皮膜形成工程後、前記シリンダブロックにダミーシリンダーヘッドを組み付ける工程を行い、その後、前記シリンダボアの内面をホーニング加工するボア面仕上げ加工工程を行う
ことを特徴とする溶射皮膜形成方法。
【請求項６】
請求項４に記載の溶射皮膜形成方法であって、
前記ボア面仕上げ加工工程では、油圧式ホーニング加工装置でホーニング加工する
ことを特徴とする溶射皮膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダボアの内壁に溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来より使用されて来た鋳鉄製シリンダライナに代えて、アルミニウム合金からなるシリンダブロックのシリンダボアの内壁に金属材料を溶かした溶滴を微粉末として吹き付けることにより形成した金属の溶射皮膜をシリンダライナとする技術が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。
【特許文献１】特開２００７−５６７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、金属の溶射皮膜を従来の鋳鉄製シリンダライナの代わりにすると、アルミニウム合金からなるシリンダボア周辺の剛性が鋳鉄に比べて低いため、シリンダーヘッドやベアリングキャップ等をシリンダブロックに取り付けた場合、これらエンジン組付部品の組み付け応力で前記シリンダボアの形状（真円度や円筒度）が変形し、これによりエンジン性能（リフリクションやオイル消費量）が悪化する原因となる。
【０００４】
そこで、本発明は、エンジン組付部品をシリンダブロックに組み付けた場合でもシリンダボアの真円度及び円筒度を保つことのできる溶射皮膜形成方法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】
【０００５】
シリンダブロックにシリンダーヘッドやベアリングキャップ等のエンジン組付部品を組み付けると、そのエンジン組付部品の組み付け応力でシリンダボア内壁が変形し、シリンダボアの真円度及び円筒度が変化する。そのため、本発明では、溶射皮膜を形成する前工程、或いは溶射皮膜を形成する工程中で、シリンダボアに生じる変形部位に、予め金属の溶滴を吹き付けてシリンダボアの内壁から突出する突条部を形成しておくようにする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、溶射皮膜形成工程の前に予めシリンダボアの変形すべき部位に金属の溶滴を吹き付けて形成した突条部を形成するので、シリンダブロックにシリンダーヘッド等のエンジン組付部品を組み付けたときに作用する応力で、前記シリンダボアの内壁より突出した突条部が引っ張られ、当該シリンダボアの真円度及び円筒度が確保される。したがって、本発明によれば、リフリクションやオイル消費量などによるエンジン性能の劣化を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】
【０００７】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
「第１の実施形態」
図１は第１の実施形態による溶射皮膜形成工程を示すフローチャート、図２は第１の実施形態の方法で溶射皮膜が形成されるシリンダブロックの斜視図、図３は第１の実施形態による溶射皮膜形成工程の各工程におけるシリンダボアの平面図、図４は第１の実施形態による溶射皮膜形成工程の各工程におけるシリンダボアの断面図、図５は第１の実施形態による溶射皮膜形成工程のうち部品組付け工程を示す斜視図である。
【０００９】
図２に示したエンジンのシリンダブロック１に形成されたシリンダボア２の内壁に溶融した金属の溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成方法を各工程順に説明する。シリンダブロック１には、従来から使用され来た鉄製のものではなく軽量化を目的としてアルミニウム合金を鋳造したものが使用される。このシリンダブロック１には、ピストンシリンダを収容配置させるシリンダボア２と、ピストンシリンダを上下運動させるためのクランクシャフトを回転収容するクランク室とを備えている。
【００１０】
シリンダボア２の内壁に溶射皮膜を形成するには、先ず、鋳造されたシリンダブロック１の表面等に生じたバリなどを除去する外周加工を行った後、シリンダボア２の内壁２ａを微細に荒らすボア面下地加工工程Ｓ１を行う。ボア面下地加工工程Ｓ１では、図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、シリンダボア２の内壁２ａに微細な凹凸を形成して後述する溶射皮膜の該内壁２ａに対する密着力をアップさせるための下地加工を行う。
【００１１】
次に、最終工程である部品組付け工程でシリンダブロック１にシリンダーヘッド等のエンジン組付部品を組み付けたときの組み付け応力でシリンダボア２の内壁２ａの一部が変形することから、予めその変形部位に変形する量に応じて溶融した金属の溶滴を吹き付ける変形部位溶射工程Ｓ２を行う。
【００１２】
変形部位溶射工程Ｓ２では、シリンダボア２の内壁２ａのうちどの部位がエンジン組付部品を組み付けたときに変形するのかが分かっているため、その変形部位に、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、溶射ガン装置のノズル３をシリンダボア２内に挿入し、ノズル先端から溶融した金属の溶滴を吹き付ける。
【００１３】
このとき、シリンダボア２の軸方向に沿ってノズル３を上下動（Ｘ方向に動かす）させて溶滴を吹き付ける。ノズル３は、シリンダボア２内で周方向に回転させずにシリンダボア２の先端側から基端側に掛けて上下動させるのみで、シリンダボア２の変形部位に内壁２ａより内方へ突出させるようにして突条部４を形成する。
【００１４】
溶滴の吹き付け量は、シリンダボア２の内壁２ａの変形する量に応じた量とする。具体的には、シリンダブロック１にシリンダーヘッド等のエンジン組付部品を組み付けたときに真円であった内壁２ａの一部が外側に引っ張られて凹んだ場合、その凹み量とほぼ同じ量の溶滴を吹き付ける。本実施形態では、シリンダボア２の４箇所が変形部位となるため、その４箇所に溶滴を吹き付けて突条部４を形成した。
【００１５】
次に、変形部位溶射工程Ｓ２で形成した突条部４の上からシリンダボア２の円周方向に溶射ガン装置のノズル３を回転させながら溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成工程Ｓ３を行う。
【００１６】
溶射皮膜形成工程Ｓ３では、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように、ノズル３を軸周り方向（Ｙ方向）に回転させながらノズル先端から溶融した金属の溶滴を吹き付けて溶射皮膜５を形成する。このとき、シリンダボア２の内壁２ａに均一に溶滴が被着されるようにノズル３を回転させると共にシリンダボア２の先端側から基端側に掛けて上下動させる。その結果、シリンダボア２の内壁２ａには、均一な皮膜とされた溶射皮膜５が形成され、前記突条部４の上にも溶射皮膜５が形成される。
【００１７】
次に、突条部４及び溶射皮膜５が形成されたシリンダボア２の内面をホーニング加工するボア面仕上げ加工工程Ｓ４を行う。
【００１８】
ボア面仕上げ加工工程Ｓ４では、図３（ｄ）及び図４（ｄ）に示すように、ホーニング加工装置のホーニングヘッド６をシリンダボア２内に挿入し、該ホーニングヘッド６を回転させながらシリンダボア２の軸方向にストロークさせてシリンダボア２の内面を研磨して仕上げる。ホーニング加工装置には、シリンダボア２の内壁２ａより突出した突条部４を削り取らないように、この突条部４が形成された内壁２ａの凹凸形状に砥石８を追従させて研磨することのできる油圧式のホーニング加工装置を使用する。
【００１９】
油圧式のホーニング加工装置は、砥石ホルダ７に装着された複数の砥石８を有し、楔形状をなすテーパコーン９を油圧シリンダで砥石ホルダ７内奥へと押し込むことにより、砥石８を外側へ押し広げてシリンダボア２の内面に押し付けるように構成されている。また、このホーニング加工装置では、ホーニング加工中でも制御部により砥石８の拡縮動作を自由に調整でき、シリンダボア２の内面に対する押圧力を可変することができるようになっている。この油圧式のホーニング加工装置を使用すれば、突条部４によって凹凸形状とされたシリンダボア内面の溶射皮膜５を均一に、前記砥石８により研磨することができる。
【００２０】
そして最後に、シリンダブロック１にエンジン組付部品を組み付ける部品組付け工程Ｓ５を行う。
【００２１】
部品組付け工程Ｓ５では、図５に示すように、ボア面仕上げ加工工程Ｓ４が終了したシリンダブロック１に、ピストンやクランクシャフト１０、ベアリングキャップ１１、ウォータージャケット鋳造時に形成された孔を塞ぐプラグ１２、ガスケット１３、シリンダーヘッド１４、補機類を組み付ける。これらエンジン組付部品を組み付けると、ネジ締めなどによる締め付けトルクの影響でシリンダボア２の内壁２ａの一部が引っ張られ、シリンダボア２の真円度や円筒度が変化し変形部位が生じる。
【００２２】
しかし、先の変形部位溶射工程Ｓ２で予め変形する箇所に金属の溶滴をその変形量に応じて吹き付けて突条部４を形成してあるので、エンジン組付部品をシリンダブロック１に組み付けても図３（ｅ）で示すように、突条部４が外側へ組付け時に作用する応力Ｆで引っ張られることでシリンダボア２は本来の円筒形状に戻る。その結果、シリンダボア２の真円度及び円筒度が保たれる。
【００２３】
以上のように、第１の実施形態によれば、溶射皮膜形成工程Ｓ３の前に予めシリンダボア２の変形すべき部位に金属の溶滴を吹き付けて形成した突条部４をその変形量に応じて形成するので、シリンダブロック１にシリンダーヘッド１４等のエンジン組付部品を組み付けたときに作用する応力Ｆで、前記シリンダボア２の内壁２ａより突出した突条部４が引っ張られ、当該シリンダボア２が本来の円筒形状に戻り、真円度及び円筒度が確保される。したがって、本実施形態によれば、リフリクションやオイル消費量などによるエンジン性能の劣化を抑制することができる。
【００２４】
また、本実施形態によれば、変形部位溶射工程Ｓ２においてシリンダボア２に生じる変形部位に該シリンダボア２の軸方向に沿って溶滴を吹き付けて突条部４を形成しているので、溶射ガン装置のノズル３をシリンダボア２の軸方向にのみ沿って動かすことで簡単に突条部４を形成することができる。
【００２５】
また、本実施形態によれば、溶射皮膜形成工程Ｓ３では、変形部位溶射工程Ｓ２で形成した突条部４の上からシリンダボア２の円周方向に溶射ガン装置のノズル３を回転させながら溶滴を吹き付けて溶射皮膜５を形成しているので、突条部４の上にも溶射皮膜５を形成することができる。
【００２６】
また、本実施形態によれば、溶射皮膜形成工程Ｓ３後、シリンダボア２の内壁２ａをホーニング加工するボア面仕上げ加工工程Ｓ４を行うので、溶射皮膜５の表面凹凸を平滑にすることができる。
【００２７】
また、本実施形態によれば、ボア面仕上げ加工工程Ｓ４では油圧式ホーニング加工装置でホーニングするので、突条部４が形成されたシリンダボア内面の凹凸形状に追従して溶射皮膜５を研磨することができ、突条部４の上の溶射皮膜５を削り取り過ぎることなく均一に研磨することができる。
【００２８】
「第２の実施形態」
図６は第２の実施形態による溶射皮膜形成工程を示すフローチャート、図７は第２の実施形態の方法でダミーヘッドをシリンダブロックに取り付けるダミーヘッド組付工程を示す斜視図である。
【００２９】
第２の実施形態では、第１の実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第１の実施形態と同一工程についてはその説明は省略するものとする。
【００３０】
第２の実施形態では、ボア面下地加工工程Ｓ６、変形部位溶射工程Ｓ７、溶射皮膜形成工程Ｓ８までは第１の実施形態と同一であるが、溶射皮膜形成工程Ｓ８後に本来のシリンダーヘッドではなくてダミーシリンダーヘッド１５をシリンダブロック１に組み付けるダミーヘッド組付工程Ｓ９を行う。
【００３１】
ダミーシリンダーヘッド１５は、シリンダブロック１のシリンダボア２に対応する貫通孔１６を有している。貫通孔１６は、次工程のボア面仕上げ加工工程Ｓ１０終了後のシリンダボア２の内径よりも大きい内径寸法を有し、ボア面仕上げ加工工程Ｓ１０ではホーニング加工装置のホーニングヘッド６を挿入し得る大きさとされている。また、ダミーシリンダーヘッド１５には、シリンダブロック１に形成されたボルト孔１７に対応するボルト挿入孔１８を中心に有した円筒状のボス１９が形成されている。
【００３２】
ダミーシリンダーヘッド１５をシリンダブロック１に組み付けるには、先ずガスケット１３をシリンダブロック１に組み付けた後、その後、ダミーシリンダーヘッド１５を組み付けてボルトにて締結する。シリンダブロック１にダミーシリンダーヘッド１５を組み付けると、このダミーシリンダーヘッド１５の組み付け時にシリンダボア２に作用する組み付け応力でシリンダボア２に変形が生じる。このときの組み付け応力でシリンダボア２の内壁２ａの一部に突出形成した突条部４が引っ張られ、シリンダボア２が本来の円筒形状に戻る。
【００３３】
そして、シリンダボア２の真円度及び円筒度が確保された状態で、ボア面仕上げ加工工程Ｓ１０を行う。ここでは、シリンダボア２は円筒形状となっているので、油圧式のホーニング加工装置を使用するまでもなく通常のホーニング加工装置で溶射皮膜５を研磨する。その後は、ダミーシリンダーヘッド１５を取り外して本来のシリンダーヘッド１を取り付けると共にベアリングキャップ１１やプラグ１２或いは補機類等のエンジン組付部品を組み付ける。
【００３４】
以上のように、第２の実施形態によれば、溶射皮膜形成工程Ｓ８後、シリンダブロック１にダミーシリンダーヘッド１５を組み付ける工程を行い、その後、シリンダボア２の内壁２ａをホーニング加工するボア面仕上げ加工工程Ｓ１１を行うので、ホーニング加工時にはダミーシリンダーヘッド１５の取り付け時による応力でシリンダボア２を円筒形状とすることができ、通常のホーニング加工装置で加工することが可能となる。
【００３５】
「その他の実施形態」
第１及び第２の実施形態では、変形部位溶射工程を溶射皮膜形成工程前に行ったが、この変形部位溶射工程を、溶射皮膜形成工程中で行うようにしても同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は第１の実施形態による溶射皮膜形成工程を示すフローチャートである。
【図２】図２は第１の実施形態の方法で溶射皮膜が形成されるシリンダブロックの斜視図である。
【図３】図３は第１の実施形態による溶射皮膜形成工程の各工程におけるシリンダボアの平面図である。
【図４】図４は第１の実施形態による溶射皮膜形成工程の各工程におけるシリンダボアの断面図である。
【図５】図５は第１の実施形態による溶射皮膜形成工程のうち部品組付け工程を示す斜視図である。
【図６】図６は第２の実施形態による溶射皮膜形成工程を示すフローチャートである。
【図７】図７は第２の実施形態の方法でダミーヘッドをシリンダブロックに取り付けるダミーヘッド組付工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…シリンダブロック
２…シリンダボア
２ａ…内壁
３…ノズル
４…突条部
５…溶射皮膜
６…ホーニングヘッド
８…砥石
１０…クランクシャフト
１１…ベアリングキャップ
１２…プラグ
１３…ガスケット
１４…シリンダーヘッド
１５…ダミーシリンダーヘッド
【図１】
2009197309.tif 000003
【図２】
2009197309.tif 000004
【図３】
2009197309.tif 000005
【図４】
2009197309.tif 000006
【図５】
2009197309.tif 000007
【図６】
2009197309.tif 000008
【図７】
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