シリンダボアおよびその製造方法
【課題】歪みの発生なしに鋳巣を十分に除去することができるとともに、これにより耐久性向上を実現することができるシリンダボアおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】シリンダボア１０の摺動面１１およびその近傍には、鋳造時に発生した鋳巣１１Ａが存在している。シリンダボア１０の摺動面１１に塑性加工を行うことにより、鋳巣１１Ａを押し潰すとともに、シリンダボア１０の摺動面１１を平滑にする。塑性加工では、ローラバニシング法を用いることが好適である。続いて、シリンダボア１０の摺動面１１に、耐焼付き性の高い被膜１２を形成する。被膜１２としてＤＬＣ膜を用いることが好適である。被膜材料として耐焼付き性を有する材料を用いることにより、摺動面の性状の自由度を向上させることができるから、上記平滑化が可能となる。
【解決手段】シリンダボア１０の摺動面１１およびその近傍には、鋳造時に発生した鋳巣１１Ａが存在している。シリンダボア１０の摺動面１１に塑性加工を行うことにより、鋳巣１１Ａを押し潰すとともに、シリンダボア１０の摺動面１１を平滑にする。塑性加工では、ローラバニシング法を用いることが好適である。続いて、シリンダボア１０の摺動面１１に、耐焼付き性の高い被膜１２を形成する。被膜１２としてＤＬＣ膜を用いることが好適である。被膜材料として耐焼付き性を有する材料を用いることにより、摺動面の性状の自由度を向上させることができるから、上記平滑化が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの分野で使用されるシリンダボアおよびその製造方法に係り、特に、摺動面の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダボアは、油膜を介して相対的にピストンに摺動する摺動面を有している。摺動面では、たとえば油膜確保による耐焼付き性と耐摩耗性の向上をおもな目的として、ホーニング加工によりクロスハッチ等の溝形状が形成され、溝形状の表面には被膜が形成されている。また、Ｎｉ金属中にＳｉＣ粒子を分散させるＮｉ−ＳｉＣめっき法等の湿式めっき法を用い、被膜としてめっき膜を形成することが実用化されている。
【０００３】
このような摺動面には種々の改良がなされている。たとえば特許文献１の技術では、シリンダボアの摺動面の被膜として、耐焼付き性に優れ、低フリクション性を有するＤＬＣ膜（ダイヤモンド・ライク・カーボン（Diamond-Like Carbon））を形成している。また特許文献２の技術では、シリンダボアの摺動面の被膜としてアルマイト膜を形成し、アルマイト膜を摺動面から均一に突出させるために、アルマイト膜にバニシング加工を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６９００８号公報
【特許文献２】特開平１０−２３７６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、シリンダボアが形成されるシリンダブロックは、鋳造法で製造されることから、摺動面およびその近傍に鋳巣が散在している。被膜としてＤＬＣ膜を形成する場合、ＤＬＣ膜が、鋳巣の部分に密着しないため、鋳巣を起点としてＤＬＣ膜の剥離が生じる虞があった。また、ＤＬＣ膜が相手部材により押圧されて、ＤＬＣ膜の一部が鋳巣の部分に陥没してクラックが発生する虞があった。また、被膜としてめっき膜を形成する場合、エンジン運転時に熱が加えられたとき、鋳巣中の水分が蒸発・膨張するため、摺動面表面を覆うめっき膜が破壊され、欠陥が生じる虞があった。
【０００６】
以上のことから、シリンダボアの耐久信頼性向上のために鋳巣発生の抑制が必要である。しかしながら、シリンダブロックの製造に用いる鋳造法では、鋳巣発生を完全に防止するために、鋳造品の品質向上を図ることは非現実的である。また、比較的鋳造品質に優れるＬＰＤＣ法（Low Pressure Die Casting法）を採用すると、鋳巣量の大幅低減を図ることができるものの、その低減量は、シリンダボアの耐久性向上にとって不十分である。また、ＬＰＤＣ法は、ＨＰＤＣ（High Pressure Die Casting法）比べて生産性が大幅に悪化し、高コストを招いていた。
【０００７】
このような背景からシリンダブロックをＨＰＤＣ法で製造し、後エ程で鋳巣除去の必要がある。そこで、被膜形成前に、シリンダブロックが容易に塑性変形する温度まで加熟し、ハンマー等でシリンダボアの摺動面を叩き、鋳巣を潰すことが考えられる。しかしながら、高い真円度が必要となるシリンダーボア等の部品に上記手法を適用した場合、歪みが発生し、製品の品質が低下する。
【０００８】
したがって、本発明は、歪みの発生なしに鋳巣を十分に除去することができるとともに、これにより耐久性向上を実現することができるシリンダボアおよびその製造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】
【０００９】
本発明者は、シリンダボアの摺動面について鋭意検討を重ねた結果、摺動面に形成する被膜の材質として耐焼付き性を有する材料を用いることにより、摺動面の性状の自由度を向上させることができるとの知見を得、被膜形成前の摺動面に塑性加工を行うことにより、摺動面およびその近傍の鋳巣を押し潰すとともに、摺動面を平滑にすることができることを見出し、本発明の完成に至った。
【００１０】
本発明のシリンダボアの製造方法は、相手部材と摺動する摺動面を有するシリンダボアの製造方法であって、鋳造ブロックにボーリング加工を行うことにより、鋳造ブロックに摺動面を形成し、ボーリング加工後、摺動面に塑性加工を行うことにより、摺動面およびその近傍の鋳巣を押し潰すとともに、摺動面を平滑にし、塑性加工後、摺動面に耐焼付き性を有する被膜を形成することを特徴とする。
【００１１】
本発明のシリンダボアの製造方法では、被膜形成前の摺動面に塑性加工を行うことにより、摺動面およびその近傍の鋳巣を押し潰すとともに、摺動面を平滑にしている。したがって、鋳巣等の欠陥を十分に除去することができるから、被膜の剥離やクラック発生等を防止することができる。その結果、耐久信頼性の向上を図ることができる。また、ハンマー等で摺動面を叩く必要がないから、歪みの発生を抑制することができ、その結果、製品の品質向上を図ることができる。
【００１２】
本発明のシリンダボアの製造方法は種々の構成を用いることができる。たとえば被膜として、単位面積比で５〜５０％のＳｉＣを含有するＮｉ−ＳｉＣ膜を用いることができる。被膜中のＳｉＣの含有割合が単位面積比で５％未満の場合、めっき膜としての靱性を得ることができなくなる。ＳｉＣの含有割合が単位面積比で５０％超の場合、耐焼付け性が悪くなる。したがって、被膜中のＳｉＣの含有割合が単位面積比で５〜５０％の範囲内であることが好適である。また、耐焼付き性を有する被膜としてＤＬＣ膜（ダイヤモンド・ライク・カーボン（Diamond-Like Carbon））を用いることができる。この態様では、耐焼付き性の向上はもちろんのこと、耐摩耗性の向上およびフリクションロスの低減を図ることができる。また、ＤＬＣ膜とシリンダボア表面との間に中間膜を形成してもよい。
【００１３】
たとえばシリンダボアの円筒度が３０μｍ以下に設定すると、潤滑油の消費量の低減を図ることができ、摺動面でのカジリの発生を防止することができる等、所望の性能を得ることができる。したがって、シリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定することが好適である。また、たとえばシリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定すると、製造条件を大きく変更することなく、気密性を保持させることができ、シリンダボアの更なる高性能化を図ることができる。したがって、シリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定することがより好適である。なお、円筒度は、塑性加工後のシリンダボアの孔径の最大値と最小値との差である。
【００１４】
シリンダボアの円筒度を３０μｍあるいは２０μｍに設定するためには、塑性加工での塑性変形量を次のように設定することが好適である。塑性変形量は、塑性加工前のシリンダボアの径と塑性加工後のシリンダボアの径との差の最大値である。
【００１５】
たとえば単気筒エンジンあるいはＶ型２気筒エンジンに適用する場合、シリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１４５μｍの範囲内に設定し、シリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜８５μｍの範囲内に設定することが好適である。
【００１６】
直列２気筒エンジンあるいはＶ型４気筒エンジンに適用する場合、シリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１２０μｍの範囲内に設定し、シリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜６５μｍの範囲内に設定することが好適である。
【００１７】
直列３気筒エンジンあるいはＶ型６気筒エンジンに適用する場合、シリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１２５μｍの範囲内に設定し、シリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜７０μｍの範囲内に設定することが好適である。
【００１８】
直列４気筒エンジンあるいはＶ型８気筒エンジンに適用する場合、シリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜９０μｍの範囲内に設定し、シリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜５０μｍの範囲内に設定することが好適である。
【００１９】
複数気筒を有する直列型エンジンあるいはＶ字の両側に複数気筒を配したＶ型エンジンでも、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜９０μｍの範囲内に設定することにより、最後に（Ｖ型エンジンの場合、Ｖ字のそれぞれの側で最後に）塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定することができる。また、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜５０μｍの範囲内に設定することにより、最後に（Ｖ型エンジンの場合、Ｖ字のそれぞれの側で最後に）塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定することができる。塑性加エでは、各種塑性加工手段を用いることができ、バニシングローラ法を用いることが好適である。また、たとえば面粗度Ｒａが０．１μｍ以下になると、フリクションを大幅に低減させることができるから、面粗度Ｒａを０．１μｍ以下に設定することが好適である。この場合、面粗度Ｒａを０．１μｍ以下に設定するために、塑性加工での塑性変形量を５μｍ以上に設定することが好適である。
【００２０】
本発明のシリンダボアは、本発明のシリンダボアの製造方法により得られるものである。すなわち、本発明のシリンダボアは、相手部材と摺動する摺動面およびその近傍では鋳巣が押し潰されるとともに、摺動面は平滑にされ、摺動面に耐焼付き性を有する被膜が形成されていることを特徴とする。本発明のシリンダボアは、本発明のシリンダボアの製造方法と同様な効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の本発明のシリンダボアあるいはその製造方法によれば、鋳巣等の欠陥を十分に除去することができるから、被膜でのクラック発生や被膜の剥離を防止することができるので、耐久信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダボアの製造方法の各工程を表し、（Ａ）はボーリング後のシリンダボアの摺動面の状態、（Ｂ）は塑性加工後のシリンダボアの摺動面の状態、（Ｃ）は被膜形成後のシリンダボアの摺動面の状態を表す概略断面図である。
【図２】本実施形態に係るシリンダボアの製造方法ローラバニシング法を用いた塑性加工を行っている概略構成を表す断面図である。
【図３】実施例において、塑性加工前後のシリンダボアの面粗度Ｒａ（μｍ）とバニシング量との関係を調べた結果を表すグラフである。
【図４】各評価における塑性加工でのバニシング量（μｍ）とシリンダボアの円筒度（μｍ）との関係を表すグラフである。
【図５】円筒度の算出の仕方を説明するための図である。
【図６】塑性加工を行った順序を説明するための図であり、（Ａ）は３ボア評価の場合の図、（Ｂ）は４ボア評価の場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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１は、本発明の一実施形態に係るシリンダボア１０の製造方法の各工程を表し、（Ａ）はボーリング加工後のシリンダボア１０の摺動面１１の状態、（Ｂ）はバニシング加工が行われているシリンダボア１０の摺動面１１の状態、（Ｃ）は被膜１２形成後のシリンダボア１０の摺動面１１の状態を表す概略断面図である。図１（Ａ）〜（Ｃ）では、シリンダボア１０の摺動面１１およびその近傍のみを図示している。図２は、図１（Ｂ）のバニシング加工を摺動面１１に行っている状態を表す断面図である。
【００２４】
まず、金型を用いた鋳造により、たとえばＡｌからなるシリンダブロック（鋳造ブロック）を得る。次いで、シリンダブロックにボーリング加工を行うことにより、摺動面を有するシリンダボアを形成する。図１（Ａ）に示すように、シリンダボア１０の摺動面１１およびその近傍には、鋳造時に発生した鋳巣１１Ａが存在している。
【００２５】
続いて、シリンダボア１０の摺動面１１に塑性加工を行うことにより、鋳巣１１Ａを押し潰すとともに、シリンダボア１０の摺動面１１を平滑にする。具体的には、塑性加工では、ローラバニシング法を用いる。
【００２６】
図２に示すローラバニシング法で使用されるバニシングツール１００では、リテーナ１０２の内周面にマンドレル１０１が回転自在に設けられ、マンドレル１０１の回転により回転するローラ１０３がリテーナ１０２に所定間隔をおいて設けられている。ローラ１０３の一部がリテーナ１０２の外周面から突出している。なお、符号１は、シリンダブロックの一部である。
【００２７】
シリンダボア１０の内周面にバニシングツール１００を適用した場合、マンドレル１０１を回転させると、マンドレル１０１の回転力がローラ１０３に伝達し、シリンダボア１０の摺動面１１が塑性変形する。これにより、シリンダボア１０の摺動面１１およびその近傍に存在する鋳巣１１Ａが押し潰されるとともに、シリンダボア１０の摺動面１１が平滑になる（鏡面となる）。
【００２８】
ここで、摺動面１１の面粗度Ｒａを０．１μｍ以下とするためには、バニシング量（塑性変形量）を５μｍ以上に設定することが好適である。シリンダボア１０の円筒度を３０μｍ以下に設定するために、バニシング量を５〜８５μｍの範囲内に設定することが好適である。シリンダボア１０の円筒度を２０μｍ以下に設定するために、バニシング量を５〜５０μｍの範囲内に設定することが好適である。このようにバニシング量を設定することにより、シリンダブロック１が複数のシリンダボア１０を有する場合でも、円筒度の各目標値を達成することができる。
【００２９】
続いて、シリンダボア１０の摺動面１１に被膜１２を形成する。被膜１２の材質として、たとえば耐焼付き性の高いＤＬＣ、Ｎｉ−ＳｉＣ（ニッケル−炭化ケイ素）、ＣｒＮ（窒化クロム）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）を用いる。耐焼付き性の高い被膜１２がない場合、たとえばＡｌ（アルミニウム）からなるシリンダボア１０とピストンの摺動により凝着が容易に生じ、焼付きが生じる虞があるが、被膜１２を形成することにより、焼付きは発生しない。
【００３０】
被膜としてＮｉ−ＳｉＣ膜を用いる場合、単位面積比で５〜５０％のＳｉＣを含有することが好適である。ＳｉＣの含有割合が上記範囲内の場合、めっき膜としての靱性を得ることができ、かつ耐焼付け性が良好となる。ＤＬＣは、耐焼付き性に優れ、低フリクション性を有するから、被膜１２の材質として好適である。ＤＬＣを用いる場合、たとえばプラズマＣＶＤあるいはＰＶＤ法によりＤＬＣ膜を形成する。ＣｒＮを用いる場合、たとえば蒸着によりＣｒＮ膜を形成する。
【００３１】
本実施形態では、被膜形成前の摺動面１１に塑性加工を行うことにより、摺動面１１およびその近傍の鋳巣を押し潰すとともに、摺動面１１を平滑にしている。したがって、鋳巣１１Ａ等の欠陥を十分に除去することができるから、被膜１２の剥離やクラック発生等を防止することができる。その結果、耐久信頼性の向上を図ることができる。また、ハンマー等で摺動面を叩く必要がないから、歪みの発生を抑制することができ、その結果、製品の品質向上を図ることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、具体的な実施例を参照して本発明をさらに詳細に説明する。実施例では、実施形態と同様な手法を用い、鋳造により得られたシリンダブロックにボーリング加工を行うことにより、摺動面を有するシリンダボアを形成した。次いで、シリンダボアの摺動面にローラバニシング法を用いた塑性加工を行った。得られた試料について、面粗度制御の評価および円筒度の評価を行い、塑性加工の最適な条件について調べた。
【００３３】
（１）実施例１（面粗度制御の評価）
実施例１では、面粗度制御の評価を行った。ボーリング加工では、略同程度の面粗度を有する複数のシリンダボアを得、そのシリンダボアの塑性加工では、バニシング量を変え、塑性加工前後のシリンダボアの面粗度Ｒａ（μｍ）とバニシング量との関係を調べた。その結果を図３に示す。
【００３４】
なお、実施例１では、１つのシリンダブロックにつき１つのシリンダボアのみに塑性加工を行った。図３では、バニシング量（μｍ）は、塑性加工前のシリンダボアの径と、バニシングツール１００のツール径（マンドレル１０１の中心からローラ１０３の最外周面までの長さ）との差とした。面粗度制御の評価では、面粗度Ｒａが０．１μｍ以下になると、フリクションを大幅に低下させることができるから、面粗度Ｒａの目標値を０．１μｍ以下に設定し、塑性加工後の面粗度Ｒａがその範囲内にあるときには合格とし、その範囲外にあるときは不合格とした。
【００３５】
図３から判るように、バニシング量が５μｍ以上のとき、面粗度Ｒａが０．１μｍ以下となり、目標値が達成され、所望の平滑性が得られることを確認した。この場合、塑性加工後の面粗度Ｒａは、略一定値となり、バニシング量に関係ないことを確認した。また、塑性加工前の面粗度Ｒａにより最適なバニシング量は変化するから、バニシング量が５μｍ未満の場合でも、所望の平滑性が得られる場合もあることを確認した。
【００３６】
（２）実施例２（円筒度の評価）
実施例２では、円筒度の評価を行った。ボーリング加工では、略同程度の面粗度を有するシリンダボアを有するシリンダブロックを得、そのシリンダボアの塑性加工では、バニシング量を変え、塑性加工後のシリンダボアの円筒度（μｍ）とバニシング量（μｍ）との関係を得、円筒度の評価を行った。なお、バニシング量は、塑性加工前のシリンダボアの径と塑性加工後のシリンダボアの径との差の最大値とした。円筒度は、図５に示すように、塑性加工後のシリンダボアの孔径の最大値Ｒ１と最小値Ｒ２との差とした。
【００３７】
具体的には、１つのシリンダブロックにつき１つのシリンダボアに塑性加工を行った形態についての円筒度評価（単ボア評価）、１つのシリンダブロックにつき２つのシリンダボアに塑性加工を行った形態についての円筒度評価（２ボア評価）、１つのシリンダブロックにつき３つのシリンダボアに塑性加工を行った形態についての円筒度評価（３ボア評価）、１つのシリンダブロックにつき４つのシリンダボアに塑性加工を行った形態についての円筒度評価（４ボア評価）を行った。それら円筒度評価について、塑性加工後のシリンダボアの円筒度（μｍ）とバニシング量（μｍ）との関係を表１および図４に示す。図４は、表１のデータに基づき作成したものである。なお、複数ボアの評価では、塑性加工後のシリンダボアの円筒度は、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度とした。
【００３８】
【表１】
【００３９】
円筒度が３０μｍ以下では、潤滑油の消費量の低減を図ることができ、摺動面でのカジリの発生を防止することができる等、所望の性能を得ることができるから、円筒度の目標値を円筒度を３０μｍ以下（第１目標値）に設定した。また、円筒度が２０μｍ以下では、製造条件を大きく変更することなく、気密性を保持させることができ、シリンダボアの更なる高性能化を図ることができるから、より好適な円筒度の目標値を２０μｍ以下（第２目標値）に設定した。
【００４０】
（Ａ）単ボア評価
１つのシリンダボアを有するシリンダブロックを用い、そのシリンダボアに塑性加工を行い、塑性加工後のシリンダボアの評価を行ったから、この場合の円筒度は、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響はなく、塑性加工自体の影響のみによるものである。
【００４１】
表１および図４から判るように、バニシング量が大きくなるに従い、塑性加工後のシリンダボアの円筒度が徐々に悪化したものの、バニシング量が５μｍ以上１４５μｍ以下であるときに円筒度の第１目標値（３０μｍ以下）が達成されることが判った。また、バニシング量が５μｍ以上８５μｍ以下であるときに円筒度の第２目標値（２０μｍ以下）が達成されることが判った。
【００４２】
したがって、単気筒エンジンおよびＶ型２気筒エンジンを用いる場合、円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜１４５μｍの範囲内に設定することが好適であり、円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜８５μｍの範囲内に設定することが好適であることを確認した。
【００４３】
（Ｂ）２ボア評価
２つのシリンダボアを有するシリンダブロックを用い、それらのシリンダボアに塑性加工を行い、塑性加工後のシリンダボアの評価を行ったから、この場合の円筒度は、塑性加工自体の影響に加えて、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を含んだものとなる。
【００４４】
表１および図４から判るように、バニシング量が大きくなるに従い、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度は、単ボアの場合よりも悪化したが、バニシング量が５μｍ以上１２０μｍ以下であるときに円筒度の第１目標値（３０μｍ以下）が達成されることが判った。また、バニシング量が５μｍ以上６５μｍ以下であるときに円筒度の第２目標値（２０μｍ以下）が達成されることが判った。
【００４５】
したがって、直列２気筒エンジンおよびＶ型４気筒エンジンを用いる場合、円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜１２０μｍの範囲内に設定することが好適であり、円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜６５μｍの範囲内に設定することが好適であることを確認した。
【００４６】
（Ｃ）３ボア評価
３つのシリンダボアを有するシリンダブロックを用い、それらのシリンダボアに塑性加工を行い、塑性加工後のシリンダボアの評価を行ったから、この場合の円筒度は、２ボアの場合と同様、塑性加工自体の影響に加えて、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を含んだものとなる。
【００４７】
ここで、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を最小限に抑制するために、塑性加工の順序について調べた結果、図６（Ａ）に示すシリンダブロックの３つのシリンダＡ〜Ｃについて、左側から順に（すなわち、シリンダボアＡ、シリンダボアＢ、シリンダボアＣ、の順に）あるいは、右から順に（すなわち、シリンダボアＣ、シリンダボアＢ、シリンダボアＡの順に）塑性加工を行った場合、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を次々と含んでしまうため、最後に塑性加工を行ったシリンダボアには、全ての塑性加工の影響が累積されてしまい、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度が悪くなってしまった。
【００４８】
そこで、図６（Ａ）に示すシリンダブロックの３つのシリンダＡ〜Ｃについて、シリンダＢ、シリンダＡ、シリンダＣの順に、あるいは、シリンダＢ、シリンダＣ、シリンダＡの順に塑性加工を行うと、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度は、上記順序で行った場合よりも、良好になることが判った。
【００４９】
この順序で最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度（μｍ）とバニシング量（μｍ）との関係を表１および図４に示す。表１および図４から判るように、バニシング量が大きくなるに従い、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度は、２ボアの場合と略同等の結果が得られた。具体的には、バニシング量が５μｍ以上１２５μｍ以下であるときに円筒度の第１目標値（３０μｍ以下）が達成されることが判った。また、バニシング量が５μｍ以上７０μｍ以下であるときに円筒度の第２目標値（２０μｍ以下）が達成されることを判った。
【００５０】
したがって、直列３気筒エンジンおよびＶ型６気筒エンジンを用いる場合、円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜１２５μｍの範囲内に設定することが好適であり、円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜７０μｍの範囲内に設定することが好適であることを確認した。
【００５１】
（Ｄ）４ボア評価
４つのシリンダボアを有するシリンダブロックを用い、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を最小限に抑制するために、塑性加工の順序について調べた結果、図６（Ｂ）に示すシリンダブロックの４つのシリンダＡ〜Ｄについて、左側から順に（すなわち、シリンダボアＡ、シリンダボアＢ、シリンダボアＣ、シリンダボアＤの順に）あるいは、右から順に（すなわち、シリンダボアＤ、シリンダボアＣ、シリンダボアＢ、シリンダボアＡの順に）塑性加工を行った場合、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を次々と含んでしまうため、最後に塑性加工を行ったシリンダボアには、全ての塑性加工の影響が累積されてしまい、３ボアの場合と同様、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度が悪くなってしまった。
【００５２】
そこで、図６（Ｂ）に示すシリンダブロックの３つのシリンダＡ〜Ｄについて、シリンダＢ、シリンダＡ、シリンダＣ、シリンダボアＤの順に、あるいは、シリンダＣ、シリンダＤ、シリンダＢ、シリンダボアＡの順に塑性加工を行うと、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度は、上記順序で行った場合よりも、良好になることが判った。
【００５３】
この順序で最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度（μｍ）とバニシング量（μｍ）との関係を表１および図４に示す。表１および図４から判るように、バニシング量が大きくなるに従い、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度は、３ボアの場合よりも悪化したが、バニシング量が５μｍ以上９０μｍ以下であるときに円筒度の第１目標値（３０μｍ以下）が達成されることが判った。また、バニシング量が５μｍ以上５０μｍ以下であるときに円筒度の第２目標値（２０μｍ以下）が達成されることを判った。
【００５４】
したがって、直列４気筒エンジンおよびＶ型８気筒エンジンを用いる場合、円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜９０μｍの範囲内に設定することが好適であり、円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜５０μｍの範囲内に設定することが好適であることを確認した。
【００５５】
実施例３の３以上のボアの円筒度の評価では、それらシリンダボアについて所定の順序で塑性加工を行ったが、全てのシリンダボアの円筒度を良好とする手法としては、全てのシリンダボアの塑性加工を同時に行うことが好適であることを確認した。
【符号の説明】
【００５６】
１０…シリンダボア、１１…摺動面、１１Ａ…鋳巣、１２…被膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの分野で使用されるシリンダボアおよびその製造方法に係り、特に、摺動面の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダボアは、油膜を介して相対的にピストンに摺動する摺動面を有している。摺動面では、たとえば油膜確保による耐焼付き性と耐摩耗性の向上をおもな目的として、ホーニング加工によりクロスハッチ等の溝形状が形成され、溝形状の表面には被膜が形成されている。また、Ｎｉ金属中にＳｉＣ粒子を分散させるＮｉ−ＳｉＣめっき法等の湿式めっき法を用い、被膜としてめっき膜を形成することが実用化されている。
【０００３】
このような摺動面には種々の改良がなされている。たとえば特許文献１の技術では、シリンダボアの摺動面の被膜として、耐焼付き性に優れ、低フリクション性を有するＤＬＣ膜（ダイヤモンド・ライク・カーボン（Diamond-Like Carbon））を形成している。また特許文献２の技術では、シリンダボアの摺動面の被膜としてアルマイト膜を形成し、アルマイト膜を摺動面から均一に突出させるために、アルマイト膜にバニシング加工を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−６９００８号公報
【特許文献２】特開平１０−２３７６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、シリンダボアが形成されるシリンダブロックは、鋳造法で製造されることから、摺動面およびその近傍に鋳巣が散在している。被膜としてＤＬＣ膜を形成する場合、ＤＬＣ膜が、鋳巣の部分に密着しないため、鋳巣を起点としてＤＬＣ膜の剥離が生じる虞があった。また、ＤＬＣ膜が相手部材により押圧されて、ＤＬＣ膜の一部が鋳巣の部分に陥没してクラックが発生する虞があった。また、被膜としてめっき膜を形成する場合、エンジン運転時に熱が加えられたとき、鋳巣中の水分が蒸発・膨張するため、摺動面表面を覆うめっき膜が破壊され、欠陥が生じる虞があった。
【０００６】
以上のことから、シリンダボアの耐久信頼性向上のために鋳巣発生の抑制が必要である。しかしながら、シリンダブロックの製造に用いる鋳造法では、鋳巣発生を完全に防止するために、鋳造品の品質向上を図ることは非現実的である。また、比較的鋳造品質に優れるＬＰＤＣ法（Low Pressure Die Casting法）を採用すると、鋳巣量の大幅低減を図ることができるものの、その低減量は、シリンダボアの耐久性向上にとって不十分である。また、ＬＰＤＣ法は、ＨＰＤＣ（High Pressure Die Casting法）比べて生産性が大幅に悪化し、高コストを招いていた。
【０００７】
このような背景からシリンダブロックをＨＰＤＣ法で製造し、後エ程で鋳巣除去の必要がある。そこで、被膜形成前に、シリンダブロックが容易に塑性変形する温度まで加熟し、ハンマー等でシリンダボアの摺動面を叩き、鋳巣を潰すことが考えられる。しかしながら、高い真円度が必要となるシリンダーボア等の部品に上記手法を適用した場合、歪みが発生し、製品の品質が低下する。
【０００８】
したがって、本発明は、歪みの発生なしに鋳巣を十分に除去することができるとともに、これにより耐久性向上を実現することができるシリンダボアおよびその製造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】
【０００９】
本発明者は、シリンダボアの摺動面について鋭意検討を重ねた結果、摺動面に形成する被膜の材質として耐焼付き性を有する材料を用いることにより、摺動面の性状の自由度を向上させることができるとの知見を得、被膜形成前の摺動面に塑性加工を行うことにより、摺動面およびその近傍の鋳巣を押し潰すとともに、摺動面を平滑にすることができることを見出し、本発明の完成に至った。
【００１０】
本発明のシリンダボアの製造方法は、相手部材と摺動する摺動面を有するシリンダボアの製造方法であって、鋳造ブロックにボーリング加工を行うことにより、鋳造ブロックに摺動面を形成し、ボーリング加工後、摺動面に塑性加工を行うことにより、摺動面およびその近傍の鋳巣を押し潰すとともに、摺動面を平滑にし、塑性加工後、摺動面に耐焼付き性を有する被膜を形成することを特徴とする。
【００１１】
本発明のシリンダボアの製造方法では、被膜形成前の摺動面に塑性加工を行うことにより、摺動面およびその近傍の鋳巣を押し潰すとともに、摺動面を平滑にしている。したがって、鋳巣等の欠陥を十分に除去することができるから、被膜の剥離やクラック発生等を防止することができる。その結果、耐久信頼性の向上を図ることができる。また、ハンマー等で摺動面を叩く必要がないから、歪みの発生を抑制することができ、その結果、製品の品質向上を図ることができる。
【００１２】
本発明のシリンダボアの製造方法は種々の構成を用いることができる。たとえば被膜として、単位面積比で５〜５０％のＳｉＣを含有するＮｉ−ＳｉＣ膜を用いることができる。被膜中のＳｉＣの含有割合が単位面積比で５％未満の場合、めっき膜としての靱性を得ることができなくなる。ＳｉＣの含有割合が単位面積比で５０％超の場合、耐焼付け性が悪くなる。したがって、被膜中のＳｉＣの含有割合が単位面積比で５〜５０％の範囲内であることが好適である。また、耐焼付き性を有する被膜としてＤＬＣ膜（ダイヤモンド・ライク・カーボン（Diamond-Like Carbon））を用いることができる。この態様では、耐焼付き性の向上はもちろんのこと、耐摩耗性の向上およびフリクションロスの低減を図ることができる。また、ＤＬＣ膜とシリンダボア表面との間に中間膜を形成してもよい。
【００１３】
たとえばシリンダボアの円筒度が３０μｍ以下に設定すると、潤滑油の消費量の低減を図ることができ、摺動面でのカジリの発生を防止することができる等、所望の性能を得ることができる。したがって、シリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定することが好適である。また、たとえばシリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定すると、製造条件を大きく変更することなく、気密性を保持させることができ、シリンダボアの更なる高性能化を図ることができる。したがって、シリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定することがより好適である。なお、円筒度は、塑性加工後のシリンダボアの孔径の最大値と最小値との差である。
【００１４】
シリンダボアの円筒度を３０μｍあるいは２０μｍに設定するためには、塑性加工での塑性変形量を次のように設定することが好適である。塑性変形量は、塑性加工前のシリンダボアの径と塑性加工後のシリンダボアの径との差の最大値である。
【００１５】
たとえば単気筒エンジンあるいはＶ型２気筒エンジンに適用する場合、シリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１４５μｍの範囲内に設定し、シリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜８５μｍの範囲内に設定することが好適である。
【００１６】
直列２気筒エンジンあるいはＶ型４気筒エンジンに適用する場合、シリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１２０μｍの範囲内に設定し、シリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜６５μｍの範囲内に設定することが好適である。
【００１７】
直列３気筒エンジンあるいはＶ型６気筒エンジンに適用する場合、シリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１２５μｍの範囲内に設定し、シリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜７０μｍの範囲内に設定することが好適である。
【００１８】
直列４気筒エンジンあるいはＶ型８気筒エンジンに適用する場合、シリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜９０μｍの範囲内に設定し、シリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜５０μｍの範囲内に設定することが好適である。
【００１９】
複数気筒を有する直列型エンジンあるいはＶ字の両側に複数気筒を配したＶ型エンジンでも、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜９０μｍの範囲内に設定することにより、最後に（Ｖ型エンジンの場合、Ｖ字のそれぞれの側で最後に）塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度を３０μｍ以下に設定することができる。また、塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜５０μｍの範囲内に設定することにより、最後に（Ｖ型エンジンの場合、Ｖ字のそれぞれの側で最後に）塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度を２０μｍ以下に設定することができる。塑性加エでは、各種塑性加工手段を用いることができ、バニシングローラ法を用いることが好適である。また、たとえば面粗度Ｒａが０．１μｍ以下になると、フリクションを大幅に低減させることができるから、面粗度Ｒａを０．１μｍ以下に設定することが好適である。この場合、面粗度Ｒａを０．１μｍ以下に設定するために、塑性加工での塑性変形量を５μｍ以上に設定することが好適である。
【００２０】
本発明のシリンダボアは、本発明のシリンダボアの製造方法により得られるものである。すなわち、本発明のシリンダボアは、相手部材と摺動する摺動面およびその近傍では鋳巣が押し潰されるとともに、摺動面は平滑にされ、摺動面に耐焼付き性を有する被膜が形成されていることを特徴とする。本発明のシリンダボアは、本発明のシリンダボアの製造方法と同様な効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の本発明のシリンダボアあるいはその製造方法によれば、鋳巣等の欠陥を十分に除去することができるから、被膜でのクラック発生や被膜の剥離を防止することができるので、耐久信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダボアの製造方法の各工程を表し、（Ａ）はボーリング後のシリンダボアの摺動面の状態、（Ｂ）は塑性加工後のシリンダボアの摺動面の状態、（Ｃ）は被膜形成後のシリンダボアの摺動面の状態を表す概略断面図である。
【図２】本実施形態に係るシリンダボアの製造方法ローラバニシング法を用いた塑性加工を行っている概略構成を表す断面図である。
【図３】実施例において、塑性加工前後のシリンダボアの面粗度Ｒａ（μｍ）とバニシング量との関係を調べた結果を表すグラフである。
【図４】各評価における塑性加工でのバニシング量（μｍ）とシリンダボアの円筒度（μｍ）との関係を表すグラフである。
【図５】円筒度の算出の仕方を説明するための図である。
【図６】塑性加工を行った順序を説明するための図であり、（Ａ）は３ボア評価の場合の図、（Ｂ）は４ボア評価の場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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１は、本発明の一実施形態に係るシリンダボア１０の製造方法の各工程を表し、（Ａ）はボーリング加工後のシリンダボア１０の摺動面１１の状態、（Ｂ）はバニシング加工が行われているシリンダボア１０の摺動面１１の状態、（Ｃ）は被膜１２形成後のシリンダボア１０の摺動面１１の状態を表す概略断面図である。図１（Ａ）〜（Ｃ）では、シリンダボア１０の摺動面１１およびその近傍のみを図示している。図２は、図１（Ｂ）のバニシング加工を摺動面１１に行っている状態を表す断面図である。
【００２４】
まず、金型を用いた鋳造により、たとえばＡｌからなるシリンダブロック（鋳造ブロック）を得る。次いで、シリンダブロックにボーリング加工を行うことにより、摺動面を有するシリンダボアを形成する。図１（Ａ）に示すように、シリンダボア１０の摺動面１１およびその近傍には、鋳造時に発生した鋳巣１１Ａが存在している。
【００２５】
続いて、シリンダボア１０の摺動面１１に塑性加工を行うことにより、鋳巣１１Ａを押し潰すとともに、シリンダボア１０の摺動面１１を平滑にする。具体的には、塑性加工では、ローラバニシング法を用いる。
【００２６】
図２に示すローラバニシング法で使用されるバニシングツール１００では、リテーナ１０２の内周面にマンドレル１０１が回転自在に設けられ、マンドレル１０１の回転により回転するローラ１０３がリテーナ１０２に所定間隔をおいて設けられている。ローラ１０３の一部がリテーナ１０２の外周面から突出している。なお、符号１は、シリンダブロックの一部である。
【００２７】
シリンダボア１０の内周面にバニシングツール１００を適用した場合、マンドレル１０１を回転させると、マンドレル１０１の回転力がローラ１０３に伝達し、シリンダボア１０の摺動面１１が塑性変形する。これにより、シリンダボア１０の摺動面１１およびその近傍に存在する鋳巣１１Ａが押し潰されるとともに、シリンダボア１０の摺動面１１が平滑になる（鏡面となる）。
【００２８】
ここで、摺動面１１の面粗度Ｒａを０．１μｍ以下とするためには、バニシング量（塑性変形量）を５μｍ以上に設定することが好適である。シリンダボア１０の円筒度を３０μｍ以下に設定するために、バニシング量を５〜８５μｍの範囲内に設定することが好適である。シリンダボア１０の円筒度を２０μｍ以下に設定するために、バニシング量を５〜５０μｍの範囲内に設定することが好適である。このようにバニシング量を設定することにより、シリンダブロック１が複数のシリンダボア１０を有する場合でも、円筒度の各目標値を達成することができる。
【００２９】
続いて、シリンダボア１０の摺動面１１に被膜１２を形成する。被膜１２の材質として、たとえば耐焼付き性の高いＤＬＣ、Ｎｉ−ＳｉＣ（ニッケル−炭化ケイ素）、ＣｒＮ（窒化クロム）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）を用いる。耐焼付き性の高い被膜１２がない場合、たとえばＡｌ（アルミニウム）からなるシリンダボア１０とピストンの摺動により凝着が容易に生じ、焼付きが生じる虞があるが、被膜１２を形成することにより、焼付きは発生しない。
【００３０】
被膜としてＮｉ−ＳｉＣ膜を用いる場合、単位面積比で５〜５０％のＳｉＣを含有することが好適である。ＳｉＣの含有割合が上記範囲内の場合、めっき膜としての靱性を得ることができ、かつ耐焼付け性が良好となる。ＤＬＣは、耐焼付き性に優れ、低フリクション性を有するから、被膜１２の材質として好適である。ＤＬＣを用いる場合、たとえばプラズマＣＶＤあるいはＰＶＤ法によりＤＬＣ膜を形成する。ＣｒＮを用いる場合、たとえば蒸着によりＣｒＮ膜を形成する。
【００３１】
本実施形態では、被膜形成前の摺動面１１に塑性加工を行うことにより、摺動面１１およびその近傍の鋳巣を押し潰すとともに、摺動面１１を平滑にしている。したがって、鋳巣１１Ａ等の欠陥を十分に除去することができるから、被膜１２の剥離やクラック発生等を防止することができる。その結果、耐久信頼性の向上を図ることができる。また、ハンマー等で摺動面を叩く必要がないから、歪みの発生を抑制することができ、その結果、製品の品質向上を図ることができる。
【実施例】
【００３２】
以下、具体的な実施例を参照して本発明をさらに詳細に説明する。実施例では、実施形態と同様な手法を用い、鋳造により得られたシリンダブロックにボーリング加工を行うことにより、摺動面を有するシリンダボアを形成した。次いで、シリンダボアの摺動面にローラバニシング法を用いた塑性加工を行った。得られた試料について、面粗度制御の評価および円筒度の評価を行い、塑性加工の最適な条件について調べた。
【００３３】
（１）実施例１（面粗度制御の評価）
実施例１では、面粗度制御の評価を行った。ボーリング加工では、略同程度の面粗度を有する複数のシリンダボアを得、そのシリンダボアの塑性加工では、バニシング量を変え、塑性加工前後のシリンダボアの面粗度Ｒａ（μｍ）とバニシング量との関係を調べた。その結果を図３に示す。
【００３４】
なお、実施例１では、１つのシリンダブロックにつき１つのシリンダボアのみに塑性加工を行った。図３では、バニシング量（μｍ）は、塑性加工前のシリンダボアの径と、バニシングツール１００のツール径（マンドレル１０１の中心からローラ１０３の最外周面までの長さ）との差とした。面粗度制御の評価では、面粗度Ｒａが０．１μｍ以下になると、フリクションを大幅に低下させることができるから、面粗度Ｒａの目標値を０．１μｍ以下に設定し、塑性加工後の面粗度Ｒａがその範囲内にあるときには合格とし、その範囲外にあるときは不合格とした。
【００３５】
図３から判るように、バニシング量が５μｍ以上のとき、面粗度Ｒａが０．１μｍ以下となり、目標値が達成され、所望の平滑性が得られることを確認した。この場合、塑性加工後の面粗度Ｒａは、略一定値となり、バニシング量に関係ないことを確認した。また、塑性加工前の面粗度Ｒａにより最適なバニシング量は変化するから、バニシング量が５μｍ未満の場合でも、所望の平滑性が得られる場合もあることを確認した。
【００３６】
（２）実施例２（円筒度の評価）
実施例２では、円筒度の評価を行った。ボーリング加工では、略同程度の面粗度を有するシリンダボアを有するシリンダブロックを得、そのシリンダボアの塑性加工では、バニシング量を変え、塑性加工後のシリンダボアの円筒度（μｍ）とバニシング量（μｍ）との関係を得、円筒度の評価を行った。なお、バニシング量は、塑性加工前のシリンダボアの径と塑性加工後のシリンダボアの径との差の最大値とした。円筒度は、図５に示すように、塑性加工後のシリンダボアの孔径の最大値Ｒ１と最小値Ｒ２との差とした。
【００３７】
具体的には、１つのシリンダブロックにつき１つのシリンダボアに塑性加工を行った形態についての円筒度評価（単ボア評価）、１つのシリンダブロックにつき２つのシリンダボアに塑性加工を行った形態についての円筒度評価（２ボア評価）、１つのシリンダブロックにつき３つのシリンダボアに塑性加工を行った形態についての円筒度評価（３ボア評価）、１つのシリンダブロックにつき４つのシリンダボアに塑性加工を行った形態についての円筒度評価（４ボア評価）を行った。それら円筒度評価について、塑性加工後のシリンダボアの円筒度（μｍ）とバニシング量（μｍ）との関係を表１および図４に示す。図４は、表１のデータに基づき作成したものである。なお、複数ボアの評価では、塑性加工後のシリンダボアの円筒度は、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度とした。
【００３８】
【表１】
【００３９】
円筒度が３０μｍ以下では、潤滑油の消費量の低減を図ることができ、摺動面でのカジリの発生を防止することができる等、所望の性能を得ることができるから、円筒度の目標値を円筒度を３０μｍ以下（第１目標値）に設定した。また、円筒度が２０μｍ以下では、製造条件を大きく変更することなく、気密性を保持させることができ、シリンダボアの更なる高性能化を図ることができるから、より好適な円筒度の目標値を２０μｍ以下（第２目標値）に設定した。
【００４０】
（Ａ）単ボア評価
１つのシリンダボアを有するシリンダブロックを用い、そのシリンダボアに塑性加工を行い、塑性加工後のシリンダボアの評価を行ったから、この場合の円筒度は、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響はなく、塑性加工自体の影響のみによるものである。
【００４１】
表１および図４から判るように、バニシング量が大きくなるに従い、塑性加工後のシリンダボアの円筒度が徐々に悪化したものの、バニシング量が５μｍ以上１４５μｍ以下であるときに円筒度の第１目標値（３０μｍ以下）が達成されることが判った。また、バニシング量が５μｍ以上８５μｍ以下であるときに円筒度の第２目標値（２０μｍ以下）が達成されることが判った。
【００４２】
したがって、単気筒エンジンおよびＶ型２気筒エンジンを用いる場合、円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜１４５μｍの範囲内に設定することが好適であり、円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜８５μｍの範囲内に設定することが好適であることを確認した。
【００４３】
（Ｂ）２ボア評価
２つのシリンダボアを有するシリンダブロックを用い、それらのシリンダボアに塑性加工を行い、塑性加工後のシリンダボアの評価を行ったから、この場合の円筒度は、塑性加工自体の影響に加えて、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を含んだものとなる。
【００４４】
表１および図４から判るように、バニシング量が大きくなるに従い、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度は、単ボアの場合よりも悪化したが、バニシング量が５μｍ以上１２０μｍ以下であるときに円筒度の第１目標値（３０μｍ以下）が達成されることが判った。また、バニシング量が５μｍ以上６５μｍ以下であるときに円筒度の第２目標値（２０μｍ以下）が達成されることが判った。
【００４５】
したがって、直列２気筒エンジンおよびＶ型４気筒エンジンを用いる場合、円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜１２０μｍの範囲内に設定することが好適であり、円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜６５μｍの範囲内に設定することが好適であることを確認した。
【００４６】
（Ｃ）３ボア評価
３つのシリンダボアを有するシリンダブロックを用い、それらのシリンダボアに塑性加工を行い、塑性加工後のシリンダボアの評価を行ったから、この場合の円筒度は、２ボアの場合と同様、塑性加工自体の影響に加えて、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を含んだものとなる。
【００４７】
ここで、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を最小限に抑制するために、塑性加工の順序について調べた結果、図６（Ａ）に示すシリンダブロックの３つのシリンダＡ〜Ｃについて、左側から順に（すなわち、シリンダボアＡ、シリンダボアＢ、シリンダボアＣ、の順に）あるいは、右から順に（すなわち、シリンダボアＣ、シリンダボアＢ、シリンダボアＡの順に）塑性加工を行った場合、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を次々と含んでしまうため、最後に塑性加工を行ったシリンダボアには、全ての塑性加工の影響が累積されてしまい、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度が悪くなってしまった。
【００４８】
そこで、図６（Ａ）に示すシリンダブロックの３つのシリンダＡ〜Ｃについて、シリンダＢ、シリンダＡ、シリンダＣの順に、あるいは、シリンダＢ、シリンダＣ、シリンダＡの順に塑性加工を行うと、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度は、上記順序で行った場合よりも、良好になることが判った。
【００４９】
この順序で最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度（μｍ）とバニシング量（μｍ）との関係を表１および図４に示す。表１および図４から判るように、バニシング量が大きくなるに従い、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度は、２ボアの場合と略同等の結果が得られた。具体的には、バニシング量が５μｍ以上１２５μｍ以下であるときに円筒度の第１目標値（３０μｍ以下）が達成されることが判った。また、バニシング量が５μｍ以上７０μｍ以下であるときに円筒度の第２目標値（２０μｍ以下）が達成されることを判った。
【００５０】
したがって、直列３気筒エンジンおよびＶ型６気筒エンジンを用いる場合、円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜１２５μｍの範囲内に設定することが好適であり、円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜７０μｍの範囲内に設定することが好適であることを確認した。
【００５１】
（Ｄ）４ボア評価
４つのシリンダボアを有するシリンダブロックを用い、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を最小限に抑制するために、塑性加工の順序について調べた結果、図６（Ｂ）に示すシリンダブロックの４つのシリンダＡ〜Ｄについて、左側から順に（すなわち、シリンダボアＡ、シリンダボアＢ、シリンダボアＣ、シリンダボアＤの順に）あるいは、右から順に（すなわち、シリンダボアＤ、シリンダボアＣ、シリンダボアＢ、シリンダボアＡの順に）塑性加工を行った場合、隣接するシリンダボアの塑性加工による影響を次々と含んでしまうため、最後に塑性加工を行ったシリンダボアには、全ての塑性加工の影響が累積されてしまい、３ボアの場合と同様、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度が悪くなってしまった。
【００５２】
そこで、図６（Ｂ）に示すシリンダブロックの３つのシリンダＡ〜Ｄについて、シリンダＢ、シリンダＡ、シリンダＣ、シリンダボアＤの順に、あるいは、シリンダＣ、シリンダＤ、シリンダＢ、シリンダボアＡの順に塑性加工を行うと、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度は、上記順序で行った場合よりも、良好になることが判った。
【００５３】
この順序で最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度（μｍ）とバニシング量（μｍ）との関係を表１および図４に示す。表１および図４から判るように、バニシング量が大きくなるに従い、最後に塑性加工を行ったシリンダボアの円筒度は、３ボアの場合よりも悪化したが、バニシング量が５μｍ以上９０μｍ以下であるときに円筒度の第１目標値（３０μｍ以下）が達成されることが判った。また、バニシング量が５μｍ以上５０μｍ以下であるときに円筒度の第２目標値（２０μｍ以下）が達成されることを判った。
【００５４】
したがって、直列４気筒エンジンおよびＶ型８気筒エンジンを用いる場合、円筒度を３０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜９０μｍの範囲内に設定することが好適であり、円筒度を２０μｍ以下に設定するためには、バニシング量を５μｍ〜５０μｍの範囲内に設定することが好適であることを確認した。
【００５５】
実施例３の３以上のボアの円筒度の評価では、それらシリンダボアについて所定の順序で塑性加工を行ったが、全てのシリンダボアの円筒度を良好とする手法としては、全てのシリンダボアの塑性加工を同時に行うことが好適であることを確認した。
【符号の説明】
【００５６】
１０…シリンダボア、１１…摺動面、１１Ａ…鋳巣、１２…被膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材と摺動する摺動面を有するシリンダボアの製造方法において、
鋳造ブロックにボーリング加工を行うことにより、前記鋳造ブロックに前記摺動面を形成し、
前記ボーリング加工後、前記摺動面に塑性加工を行うことにより、摺動面およびその近傍の鋳巣を押し潰すとともに、前記摺動面を平滑にし、
前記塑性加工後、前記摺動面に耐焼付き性を有する被膜を形成することを特徴とするシリンダボアの製造方法。
【請求項２】
前記被膜として、単位面積比で５〜５０％のＳｉＣを含有するＮｉ−ＳｉＣ膜を用いることを特徴とする請求項１に記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項３】
前記被膜としてＤＬＣ膜を用いることを特徴とする請求項１に記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項４】
単気筒エンジンあるいはＶ型２気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１４５μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項５】
単気筒エンジンあるいはＶ型２気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜８５μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項６】
直列２気筒エンジンあるいはＶ型４気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１２０μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項７】
直列２気筒エンジンあるいはＶ型４気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜６５μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３，６のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項８】
直列３気筒エンジンあるいはＶ型６気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１２５μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項９】
直列３気筒エンジンあるいはＶ型６気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜７０μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３，８のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項１０】
直列４気筒エンジンあるいはＶ型８気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜９０μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項１１】
直列４気筒エンジンあるいはＶ型８気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜５０μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３，１０のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項１２】
前記塑性加エでは、バニシングローラ法を用いることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項１３】
相手部材と摺動する摺動面およびその近傍では鋳巣が押し潰されるとともに、前記摺動面は平滑にされ、
前記摺動面に耐焼付き性を有する被膜が形成されていることを特徴とするシリンダボア。
【請求項１４】
前記被膜は、単位面積比で５〜５０％のＳｉＣを含有するＮｉ−ＳｉＣ膜であることを特徴とする請求項１３に記載のシリンダボア。
【請求項１５】
前記被膜は、ＤＬＣ膜であることを特徴とする請求項１３に記載のシリンダボア。
【請求項１】
相手部材と摺動する摺動面を有するシリンダボアの製造方法において、
鋳造ブロックにボーリング加工を行うことにより、前記鋳造ブロックに前記摺動面を形成し、
前記ボーリング加工後、前記摺動面に塑性加工を行うことにより、摺動面およびその近傍の鋳巣を押し潰すとともに、前記摺動面を平滑にし、
前記塑性加工後、前記摺動面に耐焼付き性を有する被膜を形成することを特徴とするシリンダボアの製造方法。
【請求項２】
前記被膜として、単位面積比で５〜５０％のＳｉＣを含有するＮｉ−ＳｉＣ膜を用いることを特徴とする請求項１に記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項３】
前記被膜としてＤＬＣ膜を用いることを特徴とする請求項１に記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項４】
単気筒エンジンあるいはＶ型２気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１４５μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項５】
単気筒エンジンあるいはＶ型２気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜８５μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項６】
直列２気筒エンジンあるいはＶ型４気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１２０μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項７】
直列２気筒エンジンあるいはＶ型４気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜６５μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３，６のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項８】
直列３気筒エンジンあるいはＶ型６気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜１２５μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項９】
直列３気筒エンジンあるいはＶ型６気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜７０μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３，８のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項１０】
直列４気筒エンジンあるいはＶ型８気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜９０μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項１１】
直列４気筒エンジンあるいはＶ型８気筒エンジンに適用する場合、前記塑性加工での塑性変形量を５μｍ〜５０μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３，１０のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項１２】
前記塑性加エでは、バニシングローラ法を用いることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のシリンダボアの製造方法。
【請求項１３】
相手部材と摺動する摺動面およびその近傍では鋳巣が押し潰されるとともに、前記摺動面は平滑にされ、
前記摺動面に耐焼付き性を有する被膜が形成されていることを特徴とするシリンダボア。
【請求項１４】
前記被膜は、単位面積比で５〜５０％のＳｉＣを含有するＮｉ−ＳｉＣ膜であることを特徴とする請求項１３に記載のシリンダボア。
【請求項１５】
前記被膜は、ＤＬＣ膜であることを特徴とする請求項１３に記載のシリンダボア。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２２０１５０（Ｐ２０１１−２２０１５０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８７９６３（Ｐ２０１０−８７９６３）
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【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２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【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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