シリンダブロックおよびその加工方法
【課題】低フリクションを実現することができるのはもちろんのこと、既存の設備を利用してボアの加工形状を容易に得ることができるシリンダブロックおよびその加工方法を提供する。
【解決手段】ボア１１１の内面１１１Ａの断面は、シリンダヘッド２２０の未締結状態において、略真円形状をなして中心軸線に関して対称な形状をなしている。シリンダヘッド２２０の締結時にくびれ状に変形するボア１１１のくびれ予定部１１２Ａは、未締結状態において、ボア１１１の最小径部分１１３Ａと比較して径方向外側に予め拡張されている。これにより、締結後のくびれ予定部１１２Ａ（締結後の最小径部分１１２Ｂ）の径を、径方向外側に予め拡張していない場合と比較して大きく設定することができる。
【解決手段】ボア１１１の内面１１１Ａの断面は、シリンダヘッド２２０の未締結状態において、略真円形状をなして中心軸線に関して対称な形状をなしている。シリンダヘッド２２０の締結時にくびれ状に変形するボア１１１のくびれ予定部１１２Ａは、未締結状態において、ボア１１１の最小径部分１１３Ａと比較して径方向外側に予め拡張されている。これにより、締結後のくびれ予定部１１２Ａ（締結後の最小径部分１１２Ｂ）の径を、径方向外側に予め拡張していない場合と比較して大きく設定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダボアを有するシリンダブロックおよびその加工方法に係り、特に、シリンダボア内を摺動するピストンとの干渉を抑制することができるボアの形状改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックには、油膜を介して相対的にピストンに摺動するシリンダボア（以下、ボア）が形成され、シリンダブロックにはシリンダヘッドがボルト締結される。図１は、４気筒エンジンに用いられるシリンダブロック２１０の具体例の概略構成を表す平面図、図２は、シリンダブロック２１０にシリンダヘッド２２０が締結された状態を表す側断面図である。なお、図１には、ボア２１１およびボルト用孔２１２のみ図示している。本願では、軸線方向に垂直な断面を断面と表記し、軸線方向に平行な断面を側断面（軸線方向断面）と表記する。
【０００３】
シリンダブロック２１０は、たとえばＡｌ材からなり、シリンダブロック２１０の上面に４個のボア２１１が形成され、１０個のボルト用孔２１２が形成されている。ボルト２３０が、シリンダヘッド２２０のボルト用孔２２１を通じてシリンダブロック２１０のボルト用孔２１２に締結されることにより、シリンダブロック２１０の上面にシリンダヘッド２２０が固定される。シリンダブロック２１０とシリンダヘッド２２０との間にはガスケット２４０が設けられている。
【０００４】
ボア２１１とボルト用孔２１２との間にはウォータジャケット２５１が形成されている。ボア２１１は、たとえば鋳鉄からなるスリーブ２５２により構成され、スリーブ２５２の内面にはホーニング加工によりハッチ形状が形成され、その内面が摺動面となる。なお、ボア２１１は、スリーブ２５２を設ける代わりに、シリンダブロック２１０に形成された孔部の内面により構成してもよい。
【０００５】
ボア２１１の内周面２１１Ａは、ボーリング加工およびホーニング加工を行うことにより、図３（Ａ）に示すように、側断面が直線状をなして断面が略真円形状をなす円筒形状に形成される。しかしながら、シリンダブロック２１０の上面にシリンダヘッド２２０をボルト締結すると、図３（Ｂ）に示すように、ボア２１１の内面２１１Ａに変形が生じて内面２１１Ｂとなる。具体的には、ボア２１１の内周面２１１Ａの上端部２１３が拡径し、中間部２１４が縮径してくびれが生じる。このため、ボア２１１にピストンを摺動させた場合、中間部２１４でのフリクションが大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、低フリクションを実現するために、シリンダヘッド２２０の締結時のボア２１１の円筒度向上を図ることが考えられる。たとえばシリンダヘッド２２０の締結時の変形を見込んだ上でボア２１１の断面を非真円形状に加工することが提案されている（たとえば特許文献１）。特許文献１の技術では、シリンダブロックのシリンダヘッド未締結状態でのボアの断面を非真円形状に二次成形している。この場合、二次成形後の加工形状は、二次成形後のシリンダブロックへのシリンダヘッド締結時に非真円形状のボアが変形して略真円形状に近づくように設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４１９３０８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術では、ボアの加工形状の断面は、非真円形状としており、実際にシリンダブロックへのシリンダヘッド締結時に上記加工形状のボアが変形して略真円形状に近づくようにするためには、ボアの加工形状の側断面は複雑な凹凸形状をなす必要があると考えられる。このため、切削工具によるボーリング加工が容易でない上に、ホーニング加工によりボアの内面にハッチ形状を形成することが困難となり、その結果、既存の設備を利用することができない。
【０００９】
したがって、本発明は、低フリクションを実現することができるのはもちろんのこと、既存の設備を利用してボアの加工形状を容易に得ることができるシリンダブロックおよびその加工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】
【００１０】
本出願人は、上記課題を解決するために、たとえばＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４に開示されているように、シリンダヘッド締結時のボアの変形を補償するようなボアの加工形状（内面の断面が略真円形状をなして中心軸線に関して対称な形状）およびその加工形状の設定手法を提案するとともに、そのようなボアの加工形状をホーニング加工により得ることを提案している。ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４では、ボアの軸線方向断面形状として、たとえばその一端部から他端部までの断面がテーパ形状に延在する略円錐台形状を提案したが、本発明者は、ボアの加工形状について鋭意検討を重ねた結果、たとえばさらに加工が容易となる形状に関する知見が得られ、本発明の完成に至った。
【００１１】
本発明のシリンダブロックは、一面にボアが形成されるとともに、シリンダヘッドが締結されるシリンダブロックであって、シリンダヘッドの未締結状態におけるボアの断面が略真円形状をなし、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化しており、ボアは、シリンダブロックへのシリンダヘッドの締結時にくびれ形状に変形するくびれ予定部を有し、くびれ予定部は、未締結状態のボアの最小径部分と比較して、径方向外側に拡張されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のシリンダブロックでは、ボアの内面の断面が略真円形状をなして中心軸線に関して対称な形状をなしているから、本出願人提案のＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４と同様、ボアの加工形状をボーリング加工やホーニング加工により容易に得ることができるとともに、ホーニング加工によりハッチ形状を形成することが容易となる。その結果、既存の設備を利用することができる。
【００１３】
ここで、ボアの加工形状では、シリンダヘッドの締結時にくびれ予定部が縮径してくびれ形状に変形するから、シリンダヘッドの締結後に最小径部分となる。しかしながら、本発明のシリンダブロックでは、シリンダヘッドの締結時にくびれ形状に変形するボアのくびれ予定部は、未締結状態において、ボアの最小径部分と比較して径方向外側に予め拡張されている。これにより、締結後のくびれ予定部（締結後の最小径部分）の径を、径方向外側に予め拡張していない場合と比較して大きく設定することができる。したがって、シリンダブロックの種類等の条件に応じて、くびれ予定部の径を適宜決定することにより、締結後のくびれ予定部（締結後の最小径部分）とボア内を摺動するピストンとの干渉を抑制することができる。その結果、低フリクションを実現することができる。
【００１４】
ホーニング加工では、ボアの断面の径を変化させて内面をテーパ形状に形成する手法は、ボアの断面の径を一定として内面をストレート形状に形成する手法と比較して、ヘッドの回転運動の制御が困難である。しかしながら、本発明のシリンダブロックでは、たとえばボアの内面の一部のみをテーパ形状となるように加工することができるから、ボアの加工形状をさらに容易に得ることができる。
【００１５】
本発明のシリンダブロックは、たとえば次のような本発明のシリンダブロックの加工方法により得ることができる。本発明のシリンダブロックの加工方法は、一面にボアが形成され、シリンダヘッドが締結されるとともに、ボアがシリンダヘッドの締結時にくびれ形状に変形するくびれ予定部を有するシリンダブロックの加工方法であって、ボアの断面が略真円形状をなすとともに、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化するようにしてボアを加工し、ボアの加工前に、シリンダブロックへのシリンダヘッドの締結時のデータ取得用ボアの変形量を中心軸線に沿って取得し、データ取得用ボアにおいてくびれ形状に変形した部分の中心軸線方向位置を把握し、ボアの加工時に、データ取得用ボアにおけるくびれ形状に変形した部分の中心軸線方向位置に対応する位置およびその近傍位置の少なくとも一方にテーパ部を形成することにより、ボアのくびれ予定部を、未締結状態のボアの最小径部分と比較して、径方向外側に拡張させることを特徴とする。
【００１６】
本発明のシリンダブロックの加工方法は、本発明のシリンダブロックと同様な効果を得ることができる。
【００１７】
なお、本発明のシリンダブロックあるいはその加工方法では、ボアの加工形状の内面が、中心軸線に沿って直線状に延在しているストレート部を含まない態様を用いてもよい。また、ボアの加工形状では、たとえば未締結状態において、シリンダヘッドが締結される一面側の径をデータ取得用ボアの一面側の径よりも小さく設定する態様を用いてもよい。この場合、軸線方向断面において、たとえばボアの内面とデータ取得用ボアの内面とを交差させることができ、この場合、それら内面同士の交点を、たとえば締結後のボアの内面とピストンの間のクリアランスを決定する基準点として用い、ボアの内面の交点での径を基準径として用いる態様を用いてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のシリンダブロックあるいはその加工方法によれば、低フリクションを実現することができるのはもちろんのこと、既存の設備を利用してボアの加工形状を容易に得ることができる等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】４気筒エンジンに用いられるシリンダブロックの具体例の概略構成を表す平面図である。
【図２】シリンダブロックにシリンダヘッドが締結された状態を表す側断面図である。
【図３】従来技術のボアの形状を説明するための図であって、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の一例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図１１】シリンダヘッドの締結状態におけるデータ取得用ボアの変形形状を表し、ボアの加工形状を決定するためのデータである。
【図１２】本発明に係るシリンダブロックの加工方法でのホーニング加工の手法を説明するための図であって、ホーニング加工の状態の一部を表す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（１）ボアの加工形状
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図４〜１０は、本発明に係る一実施形態のシリンダブロック１１０のボア１１１の各種形状例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド２２０の締結前のボア１１１の加工形状、（Ｂ）は締結後のボア１１１の変形形状を表す図である。図４〜１０では、（Ａ）中のＸ方向は、ボア１１１の上側開口面の水平方向であり、Ｙ方向はボア１１１の上側開口面におけるＸ方向に垂直な方向である。Ｚ方向は、ボア１１１の上側開口面に垂直な方向である。図中の一点鎖線は中心軸線である。
【００２１】
本実施形態のシリンダブロック１１０は、図１，２に示すシリンダブロック２１０とは、ボアの加工形状が異なり、それ以外は同様な構成であるから、本実施形態では、図１，２と同様な構成要素には同符号を付し、その説明は省略している。
【００２２】
図４〜１０に示す全てのボア１１１では、シリンダヘッド２２０の未締結状態において、断面が略真円形状をなし、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化している。この場合、ボア１１１は、たとえば中間部あるいはその近傍部において、シリンダヘッド２２０の締結時に縮径してくびれ状に変形するくびれ予定部１１２Ａを有している。くびれ予定部１１２Ａは、シリンダヘッド２２０の未締結状態での最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されている。具体的には、くびれ予定部１１２Ａの最大径は、未締結状態での最小径部分１１３Ａの最小径よりも大きく設定されている。くびれ予定部１１２Ａは、たとえば図４〜１０の（Ｂ）で示すように、シリンダヘッド２２０の締結時に縮径量（くびれ量）が最大となる部位であって、シリンダヘッド２２０の締結後に最小径部１１２Ｂとなる。
【００２３】
なお、図４〜９の（Ｂ）では、図示の簡便上、ボア１１１の変形形状を同様に表しているが、実際は、ボア１１１の加工形状に応じて変形形状は異なる。また、図４〜１０の（Ｂ）では、図示の便宜上、ボア１１１の変形状態や低フリクション効果等を強調するために、ボア１１１の内面とピストン２６０の間の隙間が大きくなっている箇所がある。
【００２４】
シリンダブロック１１０の上面にシリンダヘッド２２０を締結すると、ボア１１１の内面では、くびれ予定部１１２Ａが、縮径してくびれ状に変形した結果、締結状態において最小径部分１１２Ｂとなる。しかしながら、ボア１１１の加工形状の側断面は、上記形状をなすから、シリンダヘッドの締結後のくびれ予定部１１２Ａ（締結後の最小径部分１１２Ｂ）の径は、円筒形状をなす図３（Ａ）のボア２１１の場合と比較して、大きくなる。これにより、締結後のボア１１１の内面１１１Ｂでピストン２６０を摺動させた場合、最小径部分１１２Ｂでのフリクションは低減される。以下、図４〜１０に示すボア１１１の具体的形状について説明する。
【００２５】
図４（Ａ）に示すボア１１１は、上面側から下面側まで拡径するようにして直線状に傾斜するテーパ部を有する。ここで本実施形態では、たとえば上面側の径は、加工形状が円筒形状をなす図３（Ａ）のボア２１１の径よも小さく設定し、下面側の径は、上記ボア２１１の径よりも大きく設定することができる。ボア１１１の内面１１１Ａとボア２１１の内面２１１Ａとの交点Ｐは、たとえば締結後の内面１１１Ｂとピストン２６０の間のクリアランスを決定する基準点として用い、内面１１１Ａの交点Ｐでの径を基準径として用いることができる。このような基準径の決定手法は、以下のボア１１１の加工形状でも用いてもよい。上面から交点Ｐまでの距離は、たとえば３０ｍｍ程度に設定することができる。
【００２６】
図４（Ａ）に示すボア１１１では、くびれ予定部１１２Ａは、たとえば中間部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａは、たとえば上端部に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。なお、たとえば図４（Ｂ）に示すように、締結後の内面１１１Ｂ（実線）の径が、内面２１１Ａ（破線）の径よりも小さく設定されている部分があってもよい。ピストンは、たとえば弾性を有するピストンリングにより構成されているから、内面１１１Ｂが若干縮径してピストンリングと接触する虞がある部分があっても、不具合の発生を抑制することができる。
【００２７】
図５（Ａ）に示すボア１１１は、たとえば上面側から順に形成されたテーパ部１２１およびストレート部１２２を有する。テーパ部１２１は、たとえばボア１１１の上端部から中間部に向かって拡径するようにして直線状に傾斜している。ストレート部１２２は、たとえばテーパ部１２１の下端に接続され、ボア１１１の下端部まで中心軸線に沿って直線状に延在している。ストレート部１２２の径は、たとえばテーパ部１２１の下端と同一径に設定されている。
【００２８】
この場合、くびれ予定部１１２Ａは、たとえばテーパ部１２１とストレート部１２２との境界部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａは、たとえばテーパ部１２１の上端部に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。このようなボア１１１では、その内面１１１Ａの一部のみをテーパ部１２１となるように加工することにより、上記のように低フリクションを実現することができるから、ボア１１１の加工形状を容易に得ることができる。
【００２９】
図６（Ａ）に示すボア１１１は、たとえば上面側から順に形成されたストレート部１３１およびテーパ部１３２を有する。ストレート部１３１は、たとえばボア１１１の上端部から中間部に向かって、中心軸線に沿って直線状に延在している。ストレート部１３１の径は、たとえばテーパ部１３２の上端と同一径に設定されている。テーパ部１３２は、たとえばストレート部１３１の下端に接続され、そこからボア１１１の下端部に向かって拡径するようにして直線状に傾斜している。
【００３０】
この場合、くびれ予定部１１２Ａは、ストレート部１３１とテーパ部１３２との境界部よりも下面側に位置し、テーパ部１３２の中間部あるいはその近傍部に位置している。未締結状態での最小径部分１１３Ａはストレート部１３１に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。このようなボア１１１では、図５（Ａ）に示すボア１１１と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、ストレート部１３１とテーパ部１３２との境界部がくびれ予定部１１２Ａよりも上面側に位置しているから、シリンダヘッド２２０締結時に縮径量が大きくなる部分を予め径方向外側に拡張させておくことができる。その結果、低フリクションを効果的に実現することができる。
【００３１】
図７（Ａ）に示すボア１１１は、たとえば上面側から順に形成されたストレート部１４１、テーパ部１４２、および、ストレート部１４３を有する。ストレート部１４１は、たとえばボア１１１の上端部から中間部に向かって、中心軸線に沿って直線状に延在している。ストレート部１４３は、たとえばボア１１１の中間部から下端部に向かって、中心軸線に沿って直線状に延在している。テーパ部１４２は、ストレート部１４１，１４３の間に形成され、ストレート部１４１の下端からストレート部１４３の上端まで拡径するようにして直線状に傾斜している。ストレート部１４１の径は、たとえばテーパ部１４２の上端と同一径に設定され、ストレート部１４３の径は、たとえばテーパ部１４２の下端と同一径に設定されている。これにより、ストレート部１４１の径は、ストレート部１４３の径よりも小さく設定されている。
【００３２】
この場合、くびれ予定部１１２Ａは、テーパ部１４２の下端部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａはストレート部１４１に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。このようなボア１１１では、図５（Ａ）に示すボア１１１と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、くびれ予定部１１２Ａの近傍部のみをテーパ部１４２にし、それ以外の部分をストレート部１４１，１４３にすることができるから、ボア１１１の加工形状をより容易に得ることができる。
【００３３】
図８（Ａ）に示すボア１１１は、たとえば上面側から順に形成されたテーパ部１５１およびテーパ部１５２を有する。テーパ部１５１は、たとえばボア１１１の上端部から中間部に向かって拡径するようにして直線状に傾斜している。テーパ部１５２は、たとえばテーパ部１５１の下端に接続され、そこからボア１１１の下端部に向かって縮径するようにして直線状に傾斜している。なお、テーパ部１５１の上端部の径は、たとえば図８（Ａ）に示すようにテーパ部１５２の下端部の径よりも小さく設定されているが、テーパ部１５２の下端部の径よりも大きく設定されていてもよい。
【００３４】
この場合、くびれ予定部１１２Ａは、テーパ部１５１，１５２の境界部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａはテーパ部１５１の上端部に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。この場合、たとえばボア１１１の上端部および下端部の少なくとも一方にストレート部を設けてもよい。このようなボア１１１では、くびれ予定部１１２Ａおよびその近傍部を径方向外側に最も拡張することができるから、低フリクションを効果的に実現することができる。
【００３５】
図９（Ａ）に示すボア１１１は、たとえばボア１１１の上端部から下端部まで縮径するようにして直線状に傾斜するテーパ部を有する。この場合、くびれ予定部１１２Ａは、たとえばボア１１１の中間部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａは、ボア１１１の下端部に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。
【００３６】
この場合、図５（Ａ）〜７（Ａ）と同様に、ストレート部を設けてもよい。すなわち、図５（Ａ）〜７（Ａ）に示すボア１１１の上下方向を逆にしたものを用いてもよい。具体的には、図１０（Ａ）に示すボア１１１は、たとえば上面側から順に形成されたストレート部１６１およびテーパ部１６２を有する。ストレート部１６１は、たとえばボア１１１の上端部から中間部に向かって、中心軸線に沿って直線状に延在している。テーパ部１６２は、たとえばストレート部１６１の下端に接続され、そこからボア１１１の下端部に向かって縮径するようにして直線状に傾斜している。
【００３７】
この場合、くびれ予定部１１２Ａは、たとえばボア１１１の中間部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａは、テーパ部１６２の下端部に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。
【００３８】
（２）ボアの加工形状の決定手法
ボア１１１の加工形状の決定手法についておもに図１１を参照して説明する。図１１は、シリンダヘッドの締結状態におけるデータ取得用ボアの変形形状のデータを表し、ボア１１１の加工形状を決定するためのデータである。図１１中のＬ方向は、図３（Ａ）のＸ方向およびＹ方向に平行な方向であり、図１１中の変形量を示す軸をＬ軸としている。図１１中のＺ方向の原点はボアの上側開口面の位置であり、ボアの上側開口面からの距離を示す軸をＺ軸としている。
【００３９】
ボア１１１の加工形状の決定手法では、ボア１１１の加工前に、シリンダヘッド２２０の締結時のデータ取得用ボアの変形量を中心軸線に沿って取得し、データ取得用ボアにおいてくびれ状に変形した部分のＺ方向位置（中心軸線方向位置）を把握する。
【００４０】
具体的には、データ取得用ボアの変形量の取得では、まず、データ取得用シリンダブロックの上面に、データ取得用ボアを加工する。データ取得用ボアの加工形状は、たとえば円筒形状をなしており、その内面の側断面は直線状をなす。なお、以下では、データ取得用ボアとして、図３（Ａ）に示すボア２１１を用い、ボア２１１と同一符号を用いる。
【００４１】
次いで、シリンダブロック２１０の上面にシリンダヘッド２２０を締結し、シリンダヘッド２２０の締結時のデータ取得用ボア２１１の変形形状を取得する。具体的には、データ取得用ボア２１１の上側開口面から下側に向かって所定間隔で、データ取得用ボアの変形形状のＸ方向の径の変化量、Ｙ方向の径の変化量を測定する。次いで、変形形状のＸ方向およびＹ方向の径の変化量の平均値を代表径として算出する。これにより、たとえば図１１に示すように、データ取得用ボア２１１の変形形状のデータが得られる。次いで、データ取得用ボア２１１においてくびれ状に変形した部分のＺ方向位置を把握する。なお、代表径の算出の仕方は、これに限定されるものではなく、必要に応じて、その他適切な手法を用いることができる。たとえば代表径として、実測値（変形形状のＸ方向あるいはＹ方向の径の変化量）を用いてもよい。その他に、たとえばＹ方向の径の変化量が大きく、Ｘ方向の径の変化量が小さいとき、代表径としてＹ方向の径の変化量を用いることが好適である。
【００４２】
次いで、ボア１１１の加工時に、データ取得用ボア２１１におけるくびれ形状に変形した部分のＺ方向位置に対応する位置およびその近傍位置の少なくとも一方にテーパ部を形成する。この場合、テーパ部の形状決定では、たとえばＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４に示されている本出願人提案の手法（データ取得用ボア２１１の変形形状の近似形状を利用する手法）を用いることができる。
【００４３】
これにより、ボア１１１のくびれ予定部１１２Ａを、未締結状態のボア１１１の最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張させることができる。このようにしてボア１１１の加工形状を得ることができる。なお、ボア１１１の加工形状は、シリンダヘッド２２０の締結によるボア１１１の内面の変形に加えて、エンジン運転時のボア１１１の内面の熱変形も考慮して、設定してもよい。また、ボア１１１の加工形状では、くびれ予定部の径１１２Ａの径と、シリンダヘッド２２０の締結時に径方向外側に最大に変形する部分（上端部）の径との差をテーパ量と定義し、そのテーパ量を利用してボア１１１の加工形状の管理を行うことが好適である。この場合、テーパ量は、シリンダブロック１１０の種類等の各種条件に応じて決定され、その数値はたとえば５０μｍ程度に設定することができる。
【００４４】
（３）ボアの加工方法
ボア１１１の加工方法について説明する。たとえばシリンダブロック１１０のボア１１１の内面にボーリング加工により荒加工を行う。この場合、ボア１１１が円筒形をなすように加工する。続いて、ボア１１１の内周面にホーニング加工を行うことにより仕上げ加工を行う。
【００４５】
ホーニング加工で使用するホーニング加工機は、たとえば円柱状をなすヘッドの表面に砥石を有し、砥石は、ヘッドの軸線方向に沿って延在する直方体状をなしている。ホーニング加工では、図１２に示すように、ボア１１１の内面において、ホルダ３０１に支持されるヘッド３０２を、軸線回りに回転させるとともに軸線方向に往復させると、ボア１１１の内面が砥石３０３により研磨される。
【００４６】
本実施形態では、たとえばＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４に示したように、ボア１１１の内面での軸線方向位置に応じて回転速度を適宜制御したり、ボア１１１内面の軸線方向の中心Ｈに対するヘッド３０２の往復運動の中心Ｉの位置を適宜設定したり、それら手法を適宜組み合わせることにより、ボア１１１の加工形状を得ることができる。この場合、ヘッド３０２の回転運動の回転数や、砥石３０３による面圧、回転数の切替位置、総回転数等のパラメータを適宜組み合わせて調整することにより、得られる。砥石による面圧を調整する場合、たとえば砥石の枚数や砥石の断面積を変更する。このような加工方法によって、ボア１１１の各種加工形状を得ることができる。
【００４７】
以上のように本実施形態では、ボア１１１の内面１１１Ａの断面が略真円形状をなして中心軸線に関して対称な形状をなしているから、既存の設備を利用してボア１１１の加工形状を容易に形成することができる。
【００４８】
ここで、シリンダヘッド２２０の締結時にくびれ状に変形するボア１１１のくびれ予定部１１２Ａは、未締結状態において、ボア１１１の最小径部分１１３Ａと比較して径方向外側に予め拡張されている。これにより、締結後のくびれ予定部１１２Ａ（締結後の最小径部分１１２Ｂ）の径を、径方向外側に予め拡張していない場合と比較して大きく設定することができる。したがって、シリンダブロック１１０の種類等の条件に応じて、くびれ予定部１１２Ａの径を適宜決定することにより、締結後のくびれ予定部１１２Ａ（締結後の最小径部分１１２Ｂ）とボア１１１内を摺動するピストン２６０との干渉を抑制することができる。その結果、低フリクションを実現することができる。特に、たとえばボア１１１の内面１１１Ａの一部のみをテーパ部となるように加工することができるから、ボア１１１の加工形状をさらに容易に得ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１１０…シリンダブロック、１１１…ボア、１１１Ａ…締結前の内面、１１１Ｂ…締結後の内面、１１２Ａ…くびれ予定部、１１２Ｂ…締結後の最小径部分（締結後のくびれ予定部）、１１３Ａ…締結前の最小径部分、１２１，１３２，１４２，１５１，１５２，１６２…テーパ部、１２２，１３１，１４１，１４３，１６１…ストレート部、２２０…シリンダヘッド、２１１…データ取得用ボア、２６０…ピストン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダボアを有するシリンダブロックおよびその加工方法に係り、特に、シリンダボア内を摺動するピストンとの干渉を抑制することができるボアの形状改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックには、油膜を介して相対的にピストンに摺動するシリンダボア（以下、ボア）が形成され、シリンダブロックにはシリンダヘッドがボルト締結される。図１は、４気筒エンジンに用いられるシリンダブロック２１０の具体例の概略構成を表す平面図、図２は、シリンダブロック２１０にシリンダヘッド２２０が締結された状態を表す側断面図である。なお、図１には、ボア２１１およびボルト用孔２１２のみ図示している。本願では、軸線方向に垂直な断面を断面と表記し、軸線方向に平行な断面を側断面（軸線方向断面）と表記する。
【０００３】
シリンダブロック２１０は、たとえばＡｌ材からなり、シリンダブロック２１０の上面に４個のボア２１１が形成され、１０個のボルト用孔２１２が形成されている。ボルト２３０が、シリンダヘッド２２０のボルト用孔２２１を通じてシリンダブロック２１０のボルト用孔２１２に締結されることにより、シリンダブロック２１０の上面にシリンダヘッド２２０が固定される。シリンダブロック２１０とシリンダヘッド２２０との間にはガスケット２４０が設けられている。
【０００４】
ボア２１１とボルト用孔２１２との間にはウォータジャケット２５１が形成されている。ボア２１１は、たとえば鋳鉄からなるスリーブ２５２により構成され、スリーブ２５２の内面にはホーニング加工によりハッチ形状が形成され、その内面が摺動面となる。なお、ボア２１１は、スリーブ２５２を設ける代わりに、シリンダブロック２１０に形成された孔部の内面により構成してもよい。
【０００５】
ボア２１１の内周面２１１Ａは、ボーリング加工およびホーニング加工を行うことにより、図３（Ａ）に示すように、側断面が直線状をなして断面が略真円形状をなす円筒形状に形成される。しかしながら、シリンダブロック２１０の上面にシリンダヘッド２２０をボルト締結すると、図３（Ｂ）に示すように、ボア２１１の内面２１１Ａに変形が生じて内面２１１Ｂとなる。具体的には、ボア２１１の内周面２１１Ａの上端部２１３が拡径し、中間部２１４が縮径してくびれが生じる。このため、ボア２１１にピストンを摺動させた場合、中間部２１４でのフリクションが大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、低フリクションを実現するために、シリンダヘッド２２０の締結時のボア２１１の円筒度向上を図ることが考えられる。たとえばシリンダヘッド２２０の締結時の変形を見込んだ上でボア２１１の断面を非真円形状に加工することが提案されている（たとえば特許文献１）。特許文献１の技術では、シリンダブロックのシリンダヘッド未締結状態でのボアの断面を非真円形状に二次成形している。この場合、二次成形後の加工形状は、二次成形後のシリンダブロックへのシリンダヘッド締結時に非真円形状のボアが変形して略真円形状に近づくように設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４１９３０８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術では、ボアの加工形状の断面は、非真円形状としており、実際にシリンダブロックへのシリンダヘッド締結時に上記加工形状のボアが変形して略真円形状に近づくようにするためには、ボアの加工形状の側断面は複雑な凹凸形状をなす必要があると考えられる。このため、切削工具によるボーリング加工が容易でない上に、ホーニング加工によりボアの内面にハッチ形状を形成することが困難となり、その結果、既存の設備を利用することができない。
【０００９】
したがって、本発明は、低フリクションを実現することができるのはもちろんのこと、既存の設備を利用してボアの加工形状を容易に得ることができるシリンダブロックおよびその加工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】
【００１０】
本出願人は、上記課題を解決するために、たとえばＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４に開示されているように、シリンダヘッド締結時のボアの変形を補償するようなボアの加工形状（内面の断面が略真円形状をなして中心軸線に関して対称な形状）およびその加工形状の設定手法を提案するとともに、そのようなボアの加工形状をホーニング加工により得ることを提案している。ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４では、ボアの軸線方向断面形状として、たとえばその一端部から他端部までの断面がテーパ形状に延在する略円錐台形状を提案したが、本発明者は、ボアの加工形状について鋭意検討を重ねた結果、たとえばさらに加工が容易となる形状に関する知見が得られ、本発明の完成に至った。
【００１１】
本発明のシリンダブロックは、一面にボアが形成されるとともに、シリンダヘッドが締結されるシリンダブロックであって、シリンダヘッドの未締結状態におけるボアの断面が略真円形状をなし、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化しており、ボアは、シリンダブロックへのシリンダヘッドの締結時にくびれ形状に変形するくびれ予定部を有し、くびれ予定部は、未締結状態のボアの最小径部分と比較して、径方向外側に拡張されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明のシリンダブロックでは、ボアの内面の断面が略真円形状をなして中心軸線に関して対称な形状をなしているから、本出願人提案のＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４と同様、ボアの加工形状をボーリング加工やホーニング加工により容易に得ることができるとともに、ホーニング加工によりハッチ形状を形成することが容易となる。その結果、既存の設備を利用することができる。
【００１３】
ここで、ボアの加工形状では、シリンダヘッドの締結時にくびれ予定部が縮径してくびれ形状に変形するから、シリンダヘッドの締結後に最小径部分となる。しかしながら、本発明のシリンダブロックでは、シリンダヘッドの締結時にくびれ形状に変形するボアのくびれ予定部は、未締結状態において、ボアの最小径部分と比較して径方向外側に予め拡張されている。これにより、締結後のくびれ予定部（締結後の最小径部分）の径を、径方向外側に予め拡張していない場合と比較して大きく設定することができる。したがって、シリンダブロックの種類等の条件に応じて、くびれ予定部の径を適宜決定することにより、締結後のくびれ予定部（締結後の最小径部分）とボア内を摺動するピストンとの干渉を抑制することができる。その結果、低フリクションを実現することができる。
【００１４】
ホーニング加工では、ボアの断面の径を変化させて内面をテーパ形状に形成する手法は、ボアの断面の径を一定として内面をストレート形状に形成する手法と比較して、ヘッドの回転運動の制御が困難である。しかしながら、本発明のシリンダブロックでは、たとえばボアの内面の一部のみをテーパ形状となるように加工することができるから、ボアの加工形状をさらに容易に得ることができる。
【００１５】
本発明のシリンダブロックは、たとえば次のような本発明のシリンダブロックの加工方法により得ることができる。本発明のシリンダブロックの加工方法は、一面にボアが形成され、シリンダヘッドが締結されるとともに、ボアがシリンダヘッドの締結時にくびれ形状に変形するくびれ予定部を有するシリンダブロックの加工方法であって、ボアの断面が略真円形状をなすとともに、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化するようにしてボアを加工し、ボアの加工前に、シリンダブロックへのシリンダヘッドの締結時のデータ取得用ボアの変形量を中心軸線に沿って取得し、データ取得用ボアにおいてくびれ形状に変形した部分の中心軸線方向位置を把握し、ボアの加工時に、データ取得用ボアにおけるくびれ形状に変形した部分の中心軸線方向位置に対応する位置およびその近傍位置の少なくとも一方にテーパ部を形成することにより、ボアのくびれ予定部を、未締結状態のボアの最小径部分と比較して、径方向外側に拡張させることを特徴とする。
【００１６】
本発明のシリンダブロックの加工方法は、本発明のシリンダブロックと同様な効果を得ることができる。
【００１７】
なお、本発明のシリンダブロックあるいはその加工方法では、ボアの加工形状の内面が、中心軸線に沿って直線状に延在しているストレート部を含まない態様を用いてもよい。また、ボアの加工形状では、たとえば未締結状態において、シリンダヘッドが締結される一面側の径をデータ取得用ボアの一面側の径よりも小さく設定する態様を用いてもよい。この場合、軸線方向断面において、たとえばボアの内面とデータ取得用ボアの内面とを交差させることができ、この場合、それら内面同士の交点を、たとえば締結後のボアの内面とピストンの間のクリアランスを決定する基準点として用い、ボアの内面の交点での径を基準径として用いる態様を用いてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のシリンダブロックあるいはその加工方法によれば、低フリクションを実現することができるのはもちろんのこと、既存の設備を利用してボアの加工形状を容易に得ることができる等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】４気筒エンジンに用いられるシリンダブロックの具体例の概略構成を表す平面図である。
【図２】シリンダブロックにシリンダヘッドが締結された状態を表す側断面図である。
【図３】従来技術のボアの形状を説明するための図であって、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の一例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックのボアの形状の他例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド締結前のボアの加工形状、（Ｂ）はシリンダヘッド締結後のボアの変形形状を表す側断面図である。
【図１１】シリンダヘッドの締結状態におけるデータ取得用ボアの変形形状を表し、ボアの加工形状を決定するためのデータである。
【図１２】本発明に係るシリンダブロックの加工方法でのホーニング加工の手法を説明するための図であって、ホーニング加工の状態の一部を表す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（１）ボアの加工形状
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図４〜１０は、本発明に係る一実施形態のシリンダブロック１１０のボア１１１の各種形状例を表し、（Ａ）はシリンダヘッド２２０の締結前のボア１１１の加工形状、（Ｂ）は締結後のボア１１１の変形形状を表す図である。図４〜１０では、（Ａ）中のＸ方向は、ボア１１１の上側開口面の水平方向であり、Ｙ方向はボア１１１の上側開口面におけるＸ方向に垂直な方向である。Ｚ方向は、ボア１１１の上側開口面に垂直な方向である。図中の一点鎖線は中心軸線である。
【００２１】
本実施形態のシリンダブロック１１０は、図１，２に示すシリンダブロック２１０とは、ボアの加工形状が異なり、それ以外は同様な構成であるから、本実施形態では、図１，２と同様な構成要素には同符号を付し、その説明は省略している。
【００２２】
図４〜１０に示す全てのボア１１１では、シリンダヘッド２２０の未締結状態において、断面が略真円形状をなし、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化している。この場合、ボア１１１は、たとえば中間部あるいはその近傍部において、シリンダヘッド２２０の締結時に縮径してくびれ状に変形するくびれ予定部１１２Ａを有している。くびれ予定部１１２Ａは、シリンダヘッド２２０の未締結状態での最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されている。具体的には、くびれ予定部１１２Ａの最大径は、未締結状態での最小径部分１１３Ａの最小径よりも大きく設定されている。くびれ予定部１１２Ａは、たとえば図４〜１０の（Ｂ）で示すように、シリンダヘッド２２０の締結時に縮径量（くびれ量）が最大となる部位であって、シリンダヘッド２２０の締結後に最小径部１１２Ｂとなる。
【００２３】
なお、図４〜９の（Ｂ）では、図示の簡便上、ボア１１１の変形形状を同様に表しているが、実際は、ボア１１１の加工形状に応じて変形形状は異なる。また、図４〜１０の（Ｂ）では、図示の便宜上、ボア１１１の変形状態や低フリクション効果等を強調するために、ボア１１１の内面とピストン２６０の間の隙間が大きくなっている箇所がある。
【００２４】
シリンダブロック１１０の上面にシリンダヘッド２２０を締結すると、ボア１１１の内面では、くびれ予定部１１２Ａが、縮径してくびれ状に変形した結果、締結状態において最小径部分１１２Ｂとなる。しかしながら、ボア１１１の加工形状の側断面は、上記形状をなすから、シリンダヘッドの締結後のくびれ予定部１１２Ａ（締結後の最小径部分１１２Ｂ）の径は、円筒形状をなす図３（Ａ）のボア２１１の場合と比較して、大きくなる。これにより、締結後のボア１１１の内面１１１Ｂでピストン２６０を摺動させた場合、最小径部分１１２Ｂでのフリクションは低減される。以下、図４〜１０に示すボア１１１の具体的形状について説明する。
【００２５】
図４（Ａ）に示すボア１１１は、上面側から下面側まで拡径するようにして直線状に傾斜するテーパ部を有する。ここで本実施形態では、たとえば上面側の径は、加工形状が円筒形状をなす図３（Ａ）のボア２１１の径よも小さく設定し、下面側の径は、上記ボア２１１の径よりも大きく設定することができる。ボア１１１の内面１１１Ａとボア２１１の内面２１１Ａとの交点Ｐは、たとえば締結後の内面１１１Ｂとピストン２６０の間のクリアランスを決定する基準点として用い、内面１１１Ａの交点Ｐでの径を基準径として用いることができる。このような基準径の決定手法は、以下のボア１１１の加工形状でも用いてもよい。上面から交点Ｐまでの距離は、たとえば３０ｍｍ程度に設定することができる。
【００２６】
図４（Ａ）に示すボア１１１では、くびれ予定部１１２Ａは、たとえば中間部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａは、たとえば上端部に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。なお、たとえば図４（Ｂ）に示すように、締結後の内面１１１Ｂ（実線）の径が、内面２１１Ａ（破線）の径よりも小さく設定されている部分があってもよい。ピストンは、たとえば弾性を有するピストンリングにより構成されているから、内面１１１Ｂが若干縮径してピストンリングと接触する虞がある部分があっても、不具合の発生を抑制することができる。
【００２７】
図５（Ａ）に示すボア１１１は、たとえば上面側から順に形成されたテーパ部１２１およびストレート部１２２を有する。テーパ部１２１は、たとえばボア１１１の上端部から中間部に向かって拡径するようにして直線状に傾斜している。ストレート部１２２は、たとえばテーパ部１２１の下端に接続され、ボア１１１の下端部まで中心軸線に沿って直線状に延在している。ストレート部１２２の径は、たとえばテーパ部１２１の下端と同一径に設定されている。
【００２８】
この場合、くびれ予定部１１２Ａは、たとえばテーパ部１２１とストレート部１２２との境界部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａは、たとえばテーパ部１２１の上端部に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。このようなボア１１１では、その内面１１１Ａの一部のみをテーパ部１２１となるように加工することにより、上記のように低フリクションを実現することができるから、ボア１１１の加工形状を容易に得ることができる。
【００２９】
図６（Ａ）に示すボア１１１は、たとえば上面側から順に形成されたストレート部１３１およびテーパ部１３２を有する。ストレート部１３１は、たとえばボア１１１の上端部から中間部に向かって、中心軸線に沿って直線状に延在している。ストレート部１３１の径は、たとえばテーパ部１３２の上端と同一径に設定されている。テーパ部１３２は、たとえばストレート部１３１の下端に接続され、そこからボア１１１の下端部に向かって拡径するようにして直線状に傾斜している。
【００３０】
この場合、くびれ予定部１１２Ａは、ストレート部１３１とテーパ部１３２との境界部よりも下面側に位置し、テーパ部１３２の中間部あるいはその近傍部に位置している。未締結状態での最小径部分１１３Ａはストレート部１３１に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。このようなボア１１１では、図５（Ａ）に示すボア１１１と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、ストレート部１３１とテーパ部１３２との境界部がくびれ予定部１１２Ａよりも上面側に位置しているから、シリンダヘッド２２０締結時に縮径量が大きくなる部分を予め径方向外側に拡張させておくことができる。その結果、低フリクションを効果的に実現することができる。
【００３１】
図７（Ａ）に示すボア１１１は、たとえば上面側から順に形成されたストレート部１４１、テーパ部１４２、および、ストレート部１４３を有する。ストレート部１４１は、たとえばボア１１１の上端部から中間部に向かって、中心軸線に沿って直線状に延在している。ストレート部１４３は、たとえばボア１１１の中間部から下端部に向かって、中心軸線に沿って直線状に延在している。テーパ部１４２は、ストレート部１４１，１４３の間に形成され、ストレート部１４１の下端からストレート部１４３の上端まで拡径するようにして直線状に傾斜している。ストレート部１４１の径は、たとえばテーパ部１４２の上端と同一径に設定され、ストレート部１４３の径は、たとえばテーパ部１４２の下端と同一径に設定されている。これにより、ストレート部１４１の径は、ストレート部１４３の径よりも小さく設定されている。
【００３２】
この場合、くびれ予定部１１２Ａは、テーパ部１４２の下端部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａはストレート部１４１に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。このようなボア１１１では、図５（Ａ）に示すボア１１１と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、くびれ予定部１１２Ａの近傍部のみをテーパ部１４２にし、それ以外の部分をストレート部１４１，１４３にすることができるから、ボア１１１の加工形状をより容易に得ることができる。
【００３３】
図８（Ａ）に示すボア１１１は、たとえば上面側から順に形成されたテーパ部１５１およびテーパ部１５２を有する。テーパ部１５１は、たとえばボア１１１の上端部から中間部に向かって拡径するようにして直線状に傾斜している。テーパ部１５２は、たとえばテーパ部１５１の下端に接続され、そこからボア１１１の下端部に向かって縮径するようにして直線状に傾斜している。なお、テーパ部１５１の上端部の径は、たとえば図８（Ａ）に示すようにテーパ部１５２の下端部の径よりも小さく設定されているが、テーパ部１５２の下端部の径よりも大きく設定されていてもよい。
【００３４】
この場合、くびれ予定部１１２Ａは、テーパ部１５１，１５２の境界部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａはテーパ部１５１の上端部に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。この場合、たとえばボア１１１の上端部および下端部の少なくとも一方にストレート部を設けてもよい。このようなボア１１１では、くびれ予定部１１２Ａおよびその近傍部を径方向外側に最も拡張することができるから、低フリクションを効果的に実現することができる。
【００３５】
図９（Ａ）に示すボア１１１は、たとえばボア１１１の上端部から下端部まで縮径するようにして直線状に傾斜するテーパ部を有する。この場合、くびれ予定部１１２Ａは、たとえばボア１１１の中間部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａは、ボア１１１の下端部に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。
【００３６】
この場合、図５（Ａ）〜７（Ａ）と同様に、ストレート部を設けてもよい。すなわち、図５（Ａ）〜７（Ａ）に示すボア１１１の上下方向を逆にしたものを用いてもよい。具体的には、図１０（Ａ）に示すボア１１１は、たとえば上面側から順に形成されたストレート部１６１およびテーパ部１６２を有する。ストレート部１６１は、たとえばボア１１１の上端部から中間部に向かって、中心軸線に沿って直線状に延在している。テーパ部１６２は、たとえばストレート部１６１の下端に接続され、そこからボア１１１の下端部に向かって縮径するようにして直線状に傾斜している。
【００３７】
この場合、くびれ予定部１１２Ａは、たとえばボア１１１の中間部に位置し、未締結状態での最小径部分１１３Ａは、テーパ部１６２の下端部に位置しており、くびれ予定部１１２Ａは、最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張されて径が大きく設定されている。
【００３８】
（２）ボアの加工形状の決定手法
ボア１１１の加工形状の決定手法についておもに図１１を参照して説明する。図１１は、シリンダヘッドの締結状態におけるデータ取得用ボアの変形形状のデータを表し、ボア１１１の加工形状を決定するためのデータである。図１１中のＬ方向は、図３（Ａ）のＸ方向およびＹ方向に平行な方向であり、図１１中の変形量を示す軸をＬ軸としている。図１１中のＺ方向の原点はボアの上側開口面の位置であり、ボアの上側開口面からの距離を示す軸をＺ軸としている。
【００３９】
ボア１１１の加工形状の決定手法では、ボア１１１の加工前に、シリンダヘッド２２０の締結時のデータ取得用ボアの変形量を中心軸線に沿って取得し、データ取得用ボアにおいてくびれ状に変形した部分のＺ方向位置（中心軸線方向位置）を把握する。
【００４０】
具体的には、データ取得用ボアの変形量の取得では、まず、データ取得用シリンダブロックの上面に、データ取得用ボアを加工する。データ取得用ボアの加工形状は、たとえば円筒形状をなしており、その内面の側断面は直線状をなす。なお、以下では、データ取得用ボアとして、図３（Ａ）に示すボア２１１を用い、ボア２１１と同一符号を用いる。
【００４１】
次いで、シリンダブロック２１０の上面にシリンダヘッド２２０を締結し、シリンダヘッド２２０の締結時のデータ取得用ボア２１１の変形形状を取得する。具体的には、データ取得用ボア２１１の上側開口面から下側に向かって所定間隔で、データ取得用ボアの変形形状のＸ方向の径の変化量、Ｙ方向の径の変化量を測定する。次いで、変形形状のＸ方向およびＹ方向の径の変化量の平均値を代表径として算出する。これにより、たとえば図１１に示すように、データ取得用ボア２１１の変形形状のデータが得られる。次いで、データ取得用ボア２１１においてくびれ状に変形した部分のＺ方向位置を把握する。なお、代表径の算出の仕方は、これに限定されるものではなく、必要に応じて、その他適切な手法を用いることができる。たとえば代表径として、実測値（変形形状のＸ方向あるいはＹ方向の径の変化量）を用いてもよい。その他に、たとえばＹ方向の径の変化量が大きく、Ｘ方向の径の変化量が小さいとき、代表径としてＹ方向の径の変化量を用いることが好適である。
【００４２】
次いで、ボア１１１の加工時に、データ取得用ボア２１１におけるくびれ形状に変形した部分のＺ方向位置に対応する位置およびその近傍位置の少なくとも一方にテーパ部を形成する。この場合、テーパ部の形状決定では、たとえばＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４に示されている本出願人提案の手法（データ取得用ボア２１１の変形形状の近似形状を利用する手法）を用いることができる。
【００４３】
これにより、ボア１１１のくびれ予定部１１２Ａを、未締結状態のボア１１１の最小径部分１１３Ａと比較して、径方向外側に拡張させることができる。このようにしてボア１１１の加工形状を得ることができる。なお、ボア１１１の加工形状は、シリンダヘッド２２０の締結によるボア１１１の内面の変形に加えて、エンジン運転時のボア１１１の内面の熱変形も考慮して、設定してもよい。また、ボア１１１の加工形状では、くびれ予定部の径１１２Ａの径と、シリンダヘッド２２０の締結時に径方向外側に最大に変形する部分（上端部）の径との差をテーパ量と定義し、そのテーパ量を利用してボア１１１の加工形状の管理を行うことが好適である。この場合、テーパ量は、シリンダブロック１１０の種類等の各種条件に応じて決定され、その数値はたとえば５０μｍ程度に設定することができる。
【００４４】
（３）ボアの加工方法
ボア１１１の加工方法について説明する。たとえばシリンダブロック１１０のボア１１１の内面にボーリング加工により荒加工を行う。この場合、ボア１１１が円筒形をなすように加工する。続いて、ボア１１１の内周面にホーニング加工を行うことにより仕上げ加工を行う。
【００４５】
ホーニング加工で使用するホーニング加工機は、たとえば円柱状をなすヘッドの表面に砥石を有し、砥石は、ヘッドの軸線方向に沿って延在する直方体状をなしている。ホーニング加工では、図１２に示すように、ボア１１１の内面において、ホルダ３０１に支持されるヘッド３０２を、軸線回りに回転させるとともに軸線方向に往復させると、ボア１１１の内面が砥石３０３により研磨される。
【００４６】
本実施形態では、たとえばＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０６１４２４に示したように、ボア１１１の内面での軸線方向位置に応じて回転速度を適宜制御したり、ボア１１１内面の軸線方向の中心Ｈに対するヘッド３０２の往復運動の中心Ｉの位置を適宜設定したり、それら手法を適宜組み合わせることにより、ボア１１１の加工形状を得ることができる。この場合、ヘッド３０２の回転運動の回転数や、砥石３０３による面圧、回転数の切替位置、総回転数等のパラメータを適宜組み合わせて調整することにより、得られる。砥石による面圧を調整する場合、たとえば砥石の枚数や砥石の断面積を変更する。このような加工方法によって、ボア１１１の各種加工形状を得ることができる。
【００４７】
以上のように本実施形態では、ボア１１１の内面１１１Ａの断面が略真円形状をなして中心軸線に関して対称な形状をなしているから、既存の設備を利用してボア１１１の加工形状を容易に形成することができる。
【００４８】
ここで、シリンダヘッド２２０の締結時にくびれ状に変形するボア１１１のくびれ予定部１１２Ａは、未締結状態において、ボア１１１の最小径部分１１３Ａと比較して径方向外側に予め拡張されている。これにより、締結後のくびれ予定部１１２Ａ（締結後の最小径部分１１２Ｂ）の径を、径方向外側に予め拡張していない場合と比較して大きく設定することができる。したがって、シリンダブロック１１０の種類等の条件に応じて、くびれ予定部１１２Ａの径を適宜決定することにより、締結後のくびれ予定部１１２Ａ（締結後の最小径部分１１２Ｂ）とボア１１１内を摺動するピストン２６０との干渉を抑制することができる。その結果、低フリクションを実現することができる。特に、たとえばボア１１１の内面１１１Ａの一部のみをテーパ部となるように加工することができるから、ボア１１１の加工形状をさらに容易に得ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１１０…シリンダブロック、１１１…ボア、１１１Ａ…締結前の内面、１１１Ｂ…締結後の内面、１１２Ａ…くびれ予定部、１１２Ｂ…締結後の最小径部分（締結後のくびれ予定部）、１１３Ａ…締結前の最小径部分、１２１，１３２，１４２，１５１，１５２，１６２…テーパ部、１２２，１３１，１４１，１４３，１６１…ストレート部、２２０…シリンダヘッド、２１１…データ取得用ボア、２６０…ピストン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面にボアが形成されるとともに、シリンダヘッドが締結されるシリンダブロックにおいて、
前記シリンダヘッドの未締結状態におけるボアの断面が略真円形状をなし、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化しており、
前記ボアは、前記シリンダブロックへのシリンダヘッドの締結時にくびれ形状に変形するくびれ予定部を有し、
前記くびれ予定部は、前記未締結状態の前記ボアの最小径部分と比較して、径方向外側に拡張されていることを特徴とするシリンダブロック。
【請求項２】
一面にボアが形成され、シリンダヘッドが締結されるとともに、前記ボアが前記シリンダヘッドの締結時にくびれ形状に変形するくびれ予定部を有するシリンダブロックの加工方法において、
前記ボアの断面が略真円形状をなすとともに、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化するようにして前記ボアを加工し、
前記ボアの加工前に、シリンダブロックへのシリンダヘッドの締結時のデータ取得用ボアの変形量を中心軸線に沿って取得し、前記データ取得用ボアにおいてくびれ形状に変形した部分の中心軸線方向位置を把握し、
前記ボアの加工時に、前記データ取得用ボアにおけるくびれ形状に変形した部分の中心軸線方向位置に対応する位置およびその近傍位置の少なくとも一方にテーパ部を形成することにより、前記ボアの前記くびれ予定部を、前記未締結状態の前記ボアの最小径部分と比較して、径方向外側に拡張させ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１】
一面にボアが形成されるとともに、シリンダヘッドが締結されるシリンダブロックにおいて、
前記シリンダヘッドの未締結状態におけるボアの断面が略真円形状をなし、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化しており、
前記ボアは、前記シリンダブロックへのシリンダヘッドの締結時にくびれ形状に変形するくびれ予定部を有し、
前記くびれ予定部は、前記未締結状態の前記ボアの最小径部分と比較して、径方向外側に拡張されていることを特徴とするシリンダブロック。
【請求項２】
一面にボアが形成され、シリンダヘッドが締結されるとともに、前記ボアが前記シリンダヘッドの締結時にくびれ形状に変形するくびれ予定部を有するシリンダブロックの加工方法において、
前記ボアの断面が略真円形状をなすとともに、その略真円形状の径が中心軸線に沿って変化するようにして前記ボアを加工し、
前記ボアの加工前に、シリンダブロックへのシリンダヘッドの締結時のデータ取得用ボアの変形量を中心軸線に沿って取得し、前記データ取得用ボアにおいてくびれ形状に変形した部分の中心軸線方向位置を把握し、
前記ボアの加工時に、前記データ取得用ボアにおけるくびれ形状に変形した部分の中心軸線方向位置に対応する位置およびその近傍位置の少なくとも一方にテーパ部を形成することにより、前記ボアの前記くびれ予定部を、前記未締結状態の前記ボアの最小径部分と比較して、径方向外側に拡張させることを特徴とするシリンダブロックの加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１１３２７５（Ｐ２０１３−１１３２７５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２５５３（Ｐ２０１１−２６２５５３）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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