シリンダボアの測定方法及び測定装置
【課題】エンジンのシリンダボアの真円度あるいは円筒度を測定する際、実際のエンジンの作動状態に近似させた状態で測定を行い、エンジンの作動状態における正確な真円度の測定データを得る。
【解決手段】測定するエンジンのシリンダブロック１とシリンダヘッド３とを締結ボルト４により組み付けて組立体９とする。これをシリンダブロック１が上側となるように設置し、両方のウォータジャケットに高温の流体を送り込む。この状態で測定装置２０を組立体９の上方からシリンダボア２に挿入して測定することにより、エンジンの作動時の状態を再現し、内部応力や熱膨張の影響を反映した真円度を測定することができる。測定装置２０には、位置決めのため、シリンダボア２と合致する第１基準部材２１と、シリンダブロック１の主軸受部７に合致する第２基準部材とが設けられる。
【解決手段】測定するエンジンのシリンダブロック１とシリンダヘッド３とを締結ボルト４により組み付けて組立体９とする。これをシリンダブロック１が上側となるように設置し、両方のウォータジャケットに高温の流体を送り込む。この状態で測定装置２０を組立体９の上方からシリンダボア２に挿入して測定することにより、エンジンの作動時の状態を再現し、内部応力や熱膨張の影響を反映した真円度を測定することができる。測定装置２０には、位置決めのため、シリンダボア２と合致する第１基準部材２１と、シリンダブロック１の主軸受部７に合致する第２基準部材とが設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンにおいて、ピストンが往復動する円筒形シリンダボアの断面の真円度を測定する測定方法並びにその測定方法に適した測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン又はディーゼルエンジン等の往復動式エンジンでは、シリンダブロックに形成されたシリンダボア内で燃料を燃焼させ、ピストンを往復させて動力を発生する。近年、車両用のエンジンにおいては、省エネルギ、燃料消費率の向上の要請からエンジンの小型軽量化が進んでおり、シリンダブロックについても軽量化のためアルミニュウム等の軽金属の利用や薄肉化などが図られている。
【０００３】
シリンダボアにはピストンが挿入され、シリンダボアの内周面を、ピストンに嵌め込まれたピストンリングが摺動する。シリンダボアは断面円形の形状であるが、シリンダボアが歪みその真円度が低下していると、ピストンリングの片当りが生じ摺動抵抗が増大する。その結果、エンジンの機械損失が増加して燃料消費率を悪化させる。また，シリンダボアとピストンリングとのクリアランスが大きくなることから、エンジンのクランクケースに吹き抜ける燃焼ガス、つまりブローバイガスが増加する。ブローバイガスは、ＨＣ（炭化水素）等の未燃焼成分を含むので、エンジン排出ガスの有害成分が増えることとなる。
【０００４】
こうしたことから、シリンダボアの真円度あるいは円筒度を測定する装置が一般的に知られており、例えば、特開平７−２７０１５３号公報に開示されている。この測定装置は、図９に示すように、中心軸からシリンダボア内周面までの距離を測定する測定用センサ１０１を下端に取付けた軸１０２を有する。軸１０２は、モータ１０３により回転駆動される回転体１０４の中心穴を貫通しており、回転体１０４とともに回転可能であって、さらに、回転体１０４上に設置されたモータ１０５により上下方向に移動可能に構成されている。測定装置はコンピュータ１０６と接続され、モータ１０３、１０５はこれによって制御され駆動されるとともに、測定したデータもコンピュータ１０６に送られ、ここで演算処理が行われて真円度及び円筒度が求められる。
【０００５】
回転体１０４及びこれを駆動するモータ１０３は、軸１０２が通過する孔を設けた基台１０７の上面に載置されている。基台１０７の下面は平面となっており、真円度の測定に際しては、シリンダブロック１０８の上部の平坦面、つまりシリンダヘッドの取付け面に基台１０７の下面を合わせ、シリンダブロック１０８の上部に測定装置を設置する。この状態で軸１０２を上下方向に移動して測定用センサ１０１を所定の位置にセットし、軸１０２を回転し測定用センサ１０１をシリンダボア１０９の内周面に沿って回転させることにより真円度を測定する。軸１０２はシリンダボア１０９の中心軸に正確に一致させる必要があるので、基台１０７の下面にはシリンダボア内周面に当接する位置決め用のピン１１０が設けられている。なお、この図に示されたシリンダブロック１０８は冷却フィンを有する空冷のものであるが、自動車用エンジンとしては一般的には水冷のシリンダブロックが使用されている。
【０００６】
ここで、水冷の直列式エンジンにおけるシリンダブロック周辺の構造を、図６〜図８に基づいて概略的に説明する。図６は、シリンダブロックとシリンダヘッドを組み付けたエンジンの縦断面図であり、図７は図６のＡ−Ａ断面矢視図、また、図８はシリンダブロックの下面図であるB−B矢視図を表す。
シリンダブロック１の上方には、シリンダボア２を閉塞するシリンダヘッド３がヘッドガスケットを介して載置され、シリンダヘッド３には吸排気通路や吸排気弁が配置される。シリンダヘッド３とシリンダブロック１とは、長尺の締結ボルト４によって燃焼ガスの圧力に耐えうるよう強固に締結されている。シリンダボア２の周りには冷却水が流れるウォータジャケット５が設けられ、冷却水はこのウォータジャケット５からシリンダヘッド３のウォータジャケット６に流入し、シリンダブロック１とシリンダヘッド３とを冷却した後、ここからエンジンのラジエータへ排出される。
【０００７】
シリンダブロック１の下部には、クランクシャフトを取付けるため、図８に示されるように、クランクシャフトのクランクジャーナル部の数に応じた複数の主軸受部７が形成されている。主軸受部７は断面半円形であって、同じく断面半円形の軸受面を形成したベアリングキャプ８（図６）をボルトで固着し、クランクジャーナル部を挟み込むことによって、シリンダブロック１の下部にクランクシャフトを取付ける。したがって、主軸受部７は各シリンダボア２の両側にそれぞれ配置されている。
【特許文献１】特開平７−２７０１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、シリンダボアの真円度はエンジン性能に重大な影響を与えるので、加工後のシリンダボアの真円度を測定して工作機械の精度の管理を実施したり、加工方法の開発に向けてデータを取得したりすることが従来から行われている。この真円度の測定では、図９に示されるように、シリンダブロック単体の状態でそのシリンダボアの上方から測定装置を挿入し、測定用センサを回転させて径方向の距離を測定する。
【０００９】
しかし、実際のエンジンでは、シリンダブロックにはシリンダヘッドが締結ボルトによって強固に締め付けられ、シリンダボアの周囲には内部応力が発生してシリンダボアが歪みを受ける。このようなシリンダボアの歪みは、シリンダブロックの薄肉化等、その軽量化を図ることにより増大する傾向にある。ところが、シリンダボアの上方から測定装置を挿入するため、シリンダヘッドを外してシリンダブロック単体で行う真円度や円筒度の測定では、ボルトの締結による内部応力の発生がないため、その測定結果は、エンジン組み立て状態における真円度等とは異なるものとなる。
【００１０】
また、エンジンの作動中には高温の燃焼ガスによってシリンダブロック及びシリンダヘッドが加熱され、シリンダブロック等の温度が上昇するとともに、その熱は冷却水に伝達されて冷却水の温度も上昇する。つまり、エンジンの作動中にあっては、シリンダボアの周辺には温度上昇に伴う熱膨張や熱応力が発生するが、従来の測定装置は常温において測定するものであるので、エンジン作動中の熱膨張等による真円度の変化については全く考慮されていなかった。
本発明は、シリンダボアの真円度あるいは円筒度を測定するにあたり、シリンダブロックを実際のエンジンの作動状態に可及的に近似させ、その状態で測定を行って、エンジンの作動状態における正確な真円度の測定データを得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題に鑑み、本発明は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを締結ボルトによって組み付け、実際のエンジンと同様な組立体として真円度の測定を実施するものである。すなわち、本発明は、
「エンジンのシリンダブロックに設けられたシリンダボアの真円度を測定する測定方法であって、
前記シリンダブロックに組み合わされるシリンダヘッドを締結ボルトにより前記シリンダブロックに締結して組立体とし、さらに、前記組立体を、前記シリンダブロックが上側に前記シリンダヘッドが下側に位置するよう台上に設置し、
真円度を測定する測定用センサを、前記組立体の上方から前記シリンダボアに挿入して測定する」
ことを特徴とする測定方法となっている。
【００１２】
請求項２に記載のように、前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドがウォータジャケットを有しているときは、そのウォータジャケットに高温の流体を送り込んで測定することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の測定装置は、請求項１の測定方法に使用する測定装置として特に適したものであって、請求項３に記載のように
「シリンダブロックに設けられたシリンダボアの真円度を測定する測定装置であって、
前記測定装置は、前記シリンダボアに挿入される測定用センサと、その測定用センサを前記シリンダボアの内周面に沿って回転させるとともに前記シリンダボアの軸線方向に移動させる駆動機構と、その駆動機構を保持する基台とを有し、
前記基台には、前記シリンダボアの内周面と合致する基準面を形成した第１基準部材と、前記シリンダブロックの下部に設けられた主軸受部の形状に合致する基準面を形成した第２基準部材とが取付けられている」
ことを特徴とする測定装置となっている。
【００１４】
請求項４に記載のように、前記第１基準部材と前記第２基準部材とを、断熱材を介して測定装置の前記基台に取付け、前記基台の内部には冷却用の流体を送り込むようにしてもよい。
【００１５】
測定装置の前記駆動機構には、請求項５に記載のように、前記測定用センサを取付けたボールスプライン機構が嵌め込まれるスプライン軸と、前記ボールスプライン機構を前記シリンダボアの軸方向に移動させる操作軸とを設け、かつ、前記スプライン軸がその軸の径方向に嵌めこまれたピンを介してモータにより回転駆動されるとともに、前記ボールスプライン機構が薄板を介して前記操作軸に連結されているよう構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の測定方法では、シリンダブロックとシリンダヘッドとを、ヘッドガスケットを挟んで締結ボルトにより組み付けて組立体とし、この組立体は、エンジン作動時とは逆にシリンダブロックが上側となるように設置される。こうすると、主軸受部の存在するシリンダブロックの下面、つまりオイルパンの取付け面が上側に露出し、その下方にシリンダボアが見通せる状態である。したがって、上方からシリンダボアに測定用センサを挿入することが可能であり、シリンダブロックにシリンダヘッドを締め付けて真円度を測定することができる。このような測定を行うことにより、エンジンが水冷式であるか空冷式であるかを問わず、シリンダヘッドの締め付けに伴うシリンダボアの変形を直接反映した真円度のデータが得られ、エンジンの実態に即した真円度を知ることが可能となる。
【００１７】
水冷式のエンジンの作動時においては、シリンダブロック及びシリンダヘッドの内部のウォータジャケットには冷却水が循環し、冷却水は高温の燃焼ガスによってその温度が上昇する。請求項２の発明のように、両方のウォータジャケットに高温の流体を送り込んで測定した場合には、エンジンの作動時の状態を近似的に再現することになり、熱膨張等の影響を受けたシリンダボアにおける真円度を測定することができる。このため、測定結果はより一層エンジン作動時の真円度に近似したものとなる。
【００１８】
本発明の測定方法で使用する測定装置としては、特許文献１に示される一般的な真円度測定装置を用いてもよいが、請求項３の発明の測定装置が特に適している。すなわち、請求項３の発明では、測定用センサの駆動機構を保持する基台に、シリンダボアの内周面と合致する基準面を形成した第１基準部材と、シリンダブロックの下部に設けられた主軸受部の形状に合致する基準面を形成した第２基準部材とを取付けている。本発明の測定方法においては、シリンダブロックとシリンダヘッドとの組立体は、シリンダブロックが上側となるように設置され、主軸受部が組立体の上面に露出し、その下方にシリンダボアが存在している。請求項３の発明の測定装置を組立体の上側に載置し、第１基準部材をシリンダボアの内周面に、かつ、第２基準部材を主軸受部に当接すると、測定用センサを正確に位置決めすることが可能である。そして、こうした位置決め作業は２つの基準面を合わせるだけであるので、作業者が手作業により容易に行えるものである。
【００１９】
請求項４の発明のように、基台と両方の基準部材との間に断熱材を置き、また、基台の内部に冷却流体を流した場合には、請求項2の測定方法のように、熱膨張等の影響を反映させるため高温の流体を水冷エンジンに通過させながら行う測定においても、熱伝達による測定装置自体の温度上昇が防止できる。したがって、測定用センサを移動させる駆動機構及び測定用センサの位置を検出する検出器などが熱によって損傷したり検出結果に誤差を生じる事態が回避される。
【００２０】
真円度の測定装置における駆動機構には、測定用センサをシリンダボアの内周面に沿って回転させる機能と、これを軸方向に上下移動させる機能とが必要である。そのため、測定用センサをボールスプライン機構に取付け、スプライン軸を回転させると同時にラック軸等の操作軸により上下に可動としている。このとき、請求項５の発明のように、スプライン軸の径方向にピンを嵌めこんでこれを介してモータにより回転駆動すると、ピンを上下方向には多少のクリアランスを持たせてスプライン軸に嵌めこむことができるから、モータ駆動により上下方向の振動が加わったとしてもピンの部分で吸収され、その振動が測定用センサに伝達されることがない。さらに、軸方向に駆動する操作軸と測定用センサを固着したボールスプライン機構とを、薄板を介して連結したときは、薄板の可撓性によって操作軸の振動が遮断され、上下方向の動きのみがボールスプライン機構に伝えられる。その結果、測定用センサの測定データの振動による誤差が防止される。なお、このような振動遮断手段が、真円度を測定する装置一般に適用できるのは明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明のエンジンシリンダボアの真円度測定方法及び測定装置について説明する。図１は本発明の測定方法を全体的に示す図であり、図２は本発明の測定装置の全体図である。図３は本発明の測定装置における基準部材の断面図等、また、図４は測定用センサを取付けるボールスプライン機構の要部の断面図、図５はスプライン軸と駆動プーリとの連結部を示す詳細図である。
【００２２】
図１において、左側には被測定物である水冷エンジンの組立体９が置かれ、これは、図６のエンジンと同様に、シリンダブロック１にシリンダヘッド３を、ヘッドガスケットを介して締結ボルト４により締め付けて取付けたものである。組立体９は、シリンダヘッド３が下側に、シリンダブロック１が上側に位置するように台１０上に設置され、オイルパンの取付けられるシリンダブロック１の下面が上方に露出している。シリンダヘッド３の前部とシリンダブロック１の側部には、冷却水の出入口となる短管１１、１２が設けられ、それぞれウォータジャケット６、５に連通している。
【００２３】
この実施例の測定方法では、シリンダヘッド３の前部の短管１１から１００℃を超える高温の水をポンプ１３によって送り込む。水の温度を上昇するため高温油タンク１４が備えられている。ここには電気ヒータ１５で１３０℃程度に加熱されたシリコン油が貯留されており、ポンプ１３に供給される水を熱伝達により高温化する。シリンダヘッド３の前部から送り込まれた高温水はシリンダヘッド及びシリンダブロックのウォータジャケット６、５を通過し、組立体９の温度を上昇させた後、シリンダブロック１の側部の短管１２から排出され、高温油タンク１４に戻される。ポンプ１３の吐出側には流量調整バルブ１６が設けてあり、温度検出器１７、１８により検出される供給側及び排出側の温度が適切な値となるよう流量調整バルブ１６の開度が調整される。なお、１９は項温水の圧力を検出する圧力計である。
【００２４】
このような準備の後、例えば２点鎖線で表される本発明の測定装置２０を、組立体９の上面、換言すればシリンダブロック１の下面に載置して真円度の測定を行う。測定装置２０については詳しくは後述するが、第１基準部材２１及び第２基準部材２２が取付けてあり、これらはそれぞれシリンダボア２の内周面と主軸受部４とに当接し、測定装置２０を所定の位置に安定して保持する。シリンダボア２の形成されているシリンダブロック１には、エンジン作動時と同じように、シリンダヘッド３が締結ボルト４により強固に固着されている。この状態では、シリンダボア周辺にはボルトの締め付けに起因する内部応力が生じており、真円度の測定結果は、その応力の影響を反映したものとなる。
【００２５】
また、シリンダブロック１のウォータジャケット５には高温の水を通過させ、シリンダボア周辺の温度を上昇させているので、真円度の測定結果は、熱膨張や熱応力の影響が加味されたものとなり、一層エンジンの作動時に近似した測定結果を得ることができる。なお、この実施例ではシリコン油と熱交換させた高温水を０．１５ＭＰ程度に加圧して組立体９に循環しているが、場合によってはシリコン油を直接送り込むようにしてもよく、高温水・高温油に代えて高温の蒸気を供給してもよい。
【００２６】
次いで、本発明の測定装置２０について図２〜図５により説明する。
図２に示すように、本発明の測定装置２０は基台２３を備え、基台２３には、測定用センサ２４をシリンダボア２の内週面に沿って回転させ、また、その軸方向に往復動させる駆動機構２５が載置されている。基台２３は、上方基板２３１と下方基板２３２とを有しており、その内部にはエアパイプ２６から冷却空気が供給されるとともに、上方基板２３１の両端には取っ手２７が固着されている。
【００２７】
基台２３の下方基板２３２には、第１基準部材２１及び第２基準部材２２が断熱板２８を介して取付けられる。第１基準部材２１は、図３（ａ）の断面図（図２のD−D断面）及び斜視図から明らかなように、シリンダボア２と当接する円弧状の基準面２１１を形成した、基本的に円筒形の一部をなす形の部材であって、内径方向に張り出した上部の取付け部２１２に通したボルトによって下方基板２３２に固定される。
【００２８】
第２基準部材２２は、図３（ｂ）の断面図（図２のE−E断面）から明らかなように、主軸受部７の形状に合致する円弧状の基準面２２１を下部に形成した部材であって、取付け部２２２に通したボルトにより下方基板２３２に固定される。第２基準部材２２は、シリンダボア２の両側に存在する主軸受部７（図８参照）と合致させるよう、第１基準部材２１を挟んで両側に２個配置されている。なお、第１基準部材２１及び第２基準部材２２は、各種のエンジンの真円度の測定を可能とするため、シリンダボアの寸法等に合わせた複数のものが用意され、測定するエンジンに応じて交換して使用される。
【００２９】
測定装置２０の中央部分には、下方に延びるスプライン軸２９と上下方向に移動するラック軸３０とが配置される。スプライン軸２９は、測定用センサ２４の取付け部材３１と一体的に連結されたスプラインスリーブ３２が嵌め込まれている。スプライン軸２９は、上下方向に真直に形成されたスプライン溝２９１を備え、図４（図２のF−F断面）に示されるように、スプラインスリーブ３２に設けられた内周溝３２１と４本のスプライン溝２９１との間には、ボール３３が介在させてあリ、ボール３３は上下方向に複数のものが配置されている。スプラインスリーブ３２は、ハウジング３４内にベアリング３５を介して回転可能に取付けられるが、上下方向はハウジング３４に対し固定されている。このようなボールスプライン機構は一般的なものであって、スプラインスリーブ３２は、スプライン軸２９の回転によって回転しながらスプライン軸２９の軸方向にも摺動可能となっており、これと一体的に連結された測定用センサ２４も回転しながら軸方向に移動できる。なお、この実施例では軸方向に移動させるためにラック軸を使用しているが、送りねじ機構等を備えた操作軸などを使用することが可能であるのは当然である。
【００３０】
スプライン軸２９は、上部のベアリング３６と下部のベアリング３７によって基台２３に軸支され、基台２３にはスプライン軸２９を回転させるためのスプライン軸駆動モータ３８が設置されている。スプライン軸２９の上部にはスリーブ３９が嵌め込まれ、そのスリーブ３９は被駆動プーリ４０に挿入される。スプライン軸駆動モータ３８の出力軸には駆動プーリ４１が固着され、両プーリの間には回転伝動用の丸ベルト４２が掛け渡されている。
【００３１】
図５は、被駆動プーリ４０の断面図であって、被駆動プーリ４０とスプライン軸２９との連結部分を示す詳細図である。被駆動プーリ４０の上方部にはピン孔が設けられ、ここに、スリーブ３９及びスプライン軸２９を貫通する断面円形のピン４３が嵌め込まれる。ピン４３が貫通するスリーブ３９及びスプライン軸２９の孔は、幅方向にはピン４３と密接して嵌合するが上下方向はピン４３との間にクリアランスを持たせる、つまり間隙４４が生じる長孔に形成されている。また、スリーブ３９とスプライン軸２９との間にも間隙４５が設けられている。
【００３２】
駆動プーリ４１と被駆動プーリ４０との間は、円形断面の丸ベルト４２により回転を伝動する。丸ベルト４２の断面は円形であるから、スプライン軸駆動モータ３８の出力軸の振動等が被駆動プーリ４０に伝達され難い。そして、被駆動プーリ４０とスプライン軸２９とは間隙４４、４５を介在させて連結されているから、被駆動プーリ４０が上下方向に振動したり揺動したときも間隙によってこれらの動きが吸収され、スプライン軸２９には回転方向の動きのみが伝達される。その結果、スプライン軸２９の下方に取付けられた測定用センサ２４へスプライン軸駆動モータ３８等の振動が伝達されることはなく、測定用センサ２４の振動に伴う測定誤差が回避され、精度の高い真円度の測定が可能となる。
【００３３】
ボールスプライン機構のハウジング３４はラック軸３０に連結されており、ラック軸３０を上下方向に駆動することにより、測定用センサ２４がシリンダボア２の軸方向に移動される。ラック軸３０を駆動するため、基台２３の上部にはラック軸駆動モータ４６が設置してあり、その出力軸にはラック軸３０に形成されたラックと係合するピニオン歯車４７が固着されている。ハウジング３４は、厚さ０．０５mm程度の薄板４８によってラック軸３０の下端に連結されている（図２及び図４参照）。薄板４８は厚さ方向には可撓性が大きいから、ラック軸３０が横方向に振動したとしても薄板４８により振動が遮断され、ハウジング３４には上下方向のみの動きが伝達されることとなり、この面からも測定用センサ２４の振動に伴う測定誤差が回避される。
【００３４】
スプライン軸駆動モータ３８及びラック軸駆動モータ４６の回転軸には、回転角度を検出するロータリーエンコーダ４９、５０がそれぞれ取付けられ、ロータリーエンコーダ４９により測定用センサ２４の回転位置が検出され、ロータリーエンコーダ５０により軸方向位置が検出されて、それらの検出信号はコンピュータ等のデータ処理装置に送られる。スプライン軸駆動モータ３８とラック軸駆動モータ４６は、断熱板５１を介して上部基板２３１に固定されるとともに、これらを収容するケース５２内には冷却空気が送り込まれ、駆動機構の熱による損傷を防止している。
【００３５】
ここで、本発明の測定装置２０の使用態様について述べる。
図１に関して説明したように、シリンダボア２の真円度を測定する際には、エンジンのシリンダブロック１にシリンダヘッド３を締結ボルト４によって締め付け、シリンダブロック１を上方にしてこの組立体９を台上に設置した後、高温の流体をポンプ１３によって供給する。所定の時間が経過し、流体の出入口の温度差及びシリンダブロック１の温度が安定した時に、作業者が本発明の測定装置２０の取っ手２７を手で保持し、シリンダブロック下面に上方から載置する。
【００３６】
測定装置２０の下方には第１基準部材２１と第２基準部材２２とが取付けてあり、これらは測定用センサ２４が嵌め込まれたスプライン軸２９を位置決めするための基準面を備えている。作業者は、第１基準部材２１をシリンダボア２の内周面に当接しながら第２基準部材２２を軸受部７の半円形状に合わせて測定装置２０を設置するだけで、スプライン軸２９をシリンダボア２の中心に位置させることができる。したがって、測定装置の位置決めは容易で短時間に行うことができ、シリンダブロック１が高温となり作業環境が悪化している状況にあっても、作業者に危険が及ぶことはない。
【００３７】
測定装置２０を組立体９上にセットした後は、これに接続されたコンピュータ等の制御装置により、測定用センサ２４の駆動機構２５を制御して真円度の測定を実行する。具体的には、ラック軸駆動モータ４６を回転して測定用センサ２４をシリンダボア２の軸方向の所定位置に設定し、スプライン軸駆動モータ３８により測定用センサ２４を回転させ、シリンダボア２の中心軸と内周面との距離を連続的に測定して真円度を求める。真円度の測定を軸方向の多数の位置で実行し得られたデータを処理することにより、真円度の軸方向の分布状況、すなわち、シリンダボア２の円筒度が求められることとなる。なお、測定用センサ２４としては、例えば、電気容量式センサあるいは渦電流式センサなど周知のセンサを、シリンダブロック１の材質等を勘案しながら適宜選択して使用する。
【００３８】
本発明の測定装置２０では、測定用センサ２４を回転させるスプライン軸２９が上下方向の振動を吸収するようピン４３を介して駆動されるとともに、ラック軸３０と測定用センサ２４とは横方向の振動を遮断する薄板４８を介して連結されている。このため、測定用センサ２４の振動が可及的に防止され、振動の影響に伴う測定誤差が回避される。また、駆動機構２５は、基台２３に断熱板５１を挟み込んで取付けられ、基台２３等には冷却空気が供給されているため、高温の流体を流しシリンダブロック１の温度を上昇させて測定する場合であっても、駆動機構２５への熱の伝達が遮断され、熱による駆動機構２５の作動不良や損傷を防止することができる。
【００３９】
以上詳述したとおり、本発明のシリンダボアの真円度測定方法は、シリンダブロックとシリンダヘッドを締結ボルトで締め付けた、実際のエンジン作動時の状態で真円度を測定するものであり、さらには、これのウォータジャケットに高温の流体を通過させて測定するものである。上述の実施例では直列型のエンジンについて説明しているが、本発明の真円度測定方法は、シリンダブロック下面からシリンダボアが見通せるものであれば、例えばV型エンジンにも適用できることは明らかである。また、本発明の測定装置は、半円形状の主軸受部を形成したシリンダブロック、例えばクランクシャフトを有する往復動式コンプレッサのシリンダブロック、であれば、そのシリンダボアの真円度を測定するために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のエンジンシリンダボア真円度の測定方法を示す全体図である。
【図２】本発明の真円度測定装置の全体図である。
【図３】本発明の測定装置における基準部材の断面図及び斜視図である。
【図４】本発明の測定装置におけるボールスプライン機構の要部の断面図である。
【図５】本発明の測定装置のスプライン軸と被駆動プーリとの連結部を示す図である。
【図６】水冷式エンジンの構造を示す断面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図８】シリンダブロック下面を示す、図６のＢ−Ｂ矢視図である。
【図９】従来の真円度測定方法及び測定装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ シリンダブロック
２ シリンダボア
３ シリンダヘッド
４ 締結ボルト
５、６ ウォータジャケット
７ 主軸受部
９ 組立体
１０ 台
１３ ポンプ
２０ 測定装置
２１ 第１基準部材
２２ 第２基準部材
２３ 基台
２４ 測定用センサ
２９ スプライン軸
３０ ラック軸（操作軸）
３８ スプライン軸駆動モータ
４３ ピン
４８ 薄板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジン又はディーゼルエンジンにおいて、ピストンが往復動する円筒形シリンダボアの断面の真円度を測定する測定方法並びにその測定方法に適した測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン又はディーゼルエンジン等の往復動式エンジンでは、シリンダブロックに形成されたシリンダボア内で燃料を燃焼させ、ピストンを往復させて動力を発生する。近年、車両用のエンジンにおいては、省エネルギ、燃料消費率の向上の要請からエンジンの小型軽量化が進んでおり、シリンダブロックについても軽量化のためアルミニュウム等の軽金属の利用や薄肉化などが図られている。
【０００３】
シリンダボアにはピストンが挿入され、シリンダボアの内周面を、ピストンに嵌め込まれたピストンリングが摺動する。シリンダボアは断面円形の形状であるが、シリンダボアが歪みその真円度が低下していると、ピストンリングの片当りが生じ摺動抵抗が増大する。その結果、エンジンの機械損失が増加して燃料消費率を悪化させる。また，シリンダボアとピストンリングとのクリアランスが大きくなることから、エンジンのクランクケースに吹き抜ける燃焼ガス、つまりブローバイガスが増加する。ブローバイガスは、ＨＣ（炭化水素）等の未燃焼成分を含むので、エンジン排出ガスの有害成分が増えることとなる。
【０００４】
こうしたことから、シリンダボアの真円度あるいは円筒度を測定する装置が一般的に知られており、例えば、特開平７−２７０１５３号公報に開示されている。この測定装置は、図９に示すように、中心軸からシリンダボア内周面までの距離を測定する測定用センサ１０１を下端に取付けた軸１０２を有する。軸１０２は、モータ１０３により回転駆動される回転体１０４の中心穴を貫通しており、回転体１０４とともに回転可能であって、さらに、回転体１０４上に設置されたモータ１０５により上下方向に移動可能に構成されている。測定装置はコンピュータ１０６と接続され、モータ１０３、１０５はこれによって制御され駆動されるとともに、測定したデータもコンピュータ１０６に送られ、ここで演算処理が行われて真円度及び円筒度が求められる。
【０００５】
回転体１０４及びこれを駆動するモータ１０３は、軸１０２が通過する孔を設けた基台１０７の上面に載置されている。基台１０７の下面は平面となっており、真円度の測定に際しては、シリンダブロック１０８の上部の平坦面、つまりシリンダヘッドの取付け面に基台１０７の下面を合わせ、シリンダブロック１０８の上部に測定装置を設置する。この状態で軸１０２を上下方向に移動して測定用センサ１０１を所定の位置にセットし、軸１０２を回転し測定用センサ１０１をシリンダボア１０９の内周面に沿って回転させることにより真円度を測定する。軸１０２はシリンダボア１０９の中心軸に正確に一致させる必要があるので、基台１０７の下面にはシリンダボア内周面に当接する位置決め用のピン１１０が設けられている。なお、この図に示されたシリンダブロック１０８は冷却フィンを有する空冷のものであるが、自動車用エンジンとしては一般的には水冷のシリンダブロックが使用されている。
【０００６】
ここで、水冷の直列式エンジンにおけるシリンダブロック周辺の構造を、図６〜図８に基づいて概略的に説明する。図６は、シリンダブロックとシリンダヘッドを組み付けたエンジンの縦断面図であり、図７は図６のＡ−Ａ断面矢視図、また、図８はシリンダブロックの下面図であるB−B矢視図を表す。
シリンダブロック１の上方には、シリンダボア２を閉塞するシリンダヘッド３がヘッドガスケットを介して載置され、シリンダヘッド３には吸排気通路や吸排気弁が配置される。シリンダヘッド３とシリンダブロック１とは、長尺の締結ボルト４によって燃焼ガスの圧力に耐えうるよう強固に締結されている。シリンダボア２の周りには冷却水が流れるウォータジャケット５が設けられ、冷却水はこのウォータジャケット５からシリンダヘッド３のウォータジャケット６に流入し、シリンダブロック１とシリンダヘッド３とを冷却した後、ここからエンジンのラジエータへ排出される。
【０００７】
シリンダブロック１の下部には、クランクシャフトを取付けるため、図８に示されるように、クランクシャフトのクランクジャーナル部の数に応じた複数の主軸受部７が形成されている。主軸受部７は断面半円形であって、同じく断面半円形の軸受面を形成したベアリングキャプ８（図６）をボルトで固着し、クランクジャーナル部を挟み込むことによって、シリンダブロック１の下部にクランクシャフトを取付ける。したがって、主軸受部７は各シリンダボア２の両側にそれぞれ配置されている。
【特許文献１】特開平７−２７０１５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、シリンダボアの真円度はエンジン性能に重大な影響を与えるので、加工後のシリンダボアの真円度を測定して工作機械の精度の管理を実施したり、加工方法の開発に向けてデータを取得したりすることが従来から行われている。この真円度の測定では、図９に示されるように、シリンダブロック単体の状態でそのシリンダボアの上方から測定装置を挿入し、測定用センサを回転させて径方向の距離を測定する。
【０００９】
しかし、実際のエンジンでは、シリンダブロックにはシリンダヘッドが締結ボルトによって強固に締め付けられ、シリンダボアの周囲には内部応力が発生してシリンダボアが歪みを受ける。このようなシリンダボアの歪みは、シリンダブロックの薄肉化等、その軽量化を図ることにより増大する傾向にある。ところが、シリンダボアの上方から測定装置を挿入するため、シリンダヘッドを外してシリンダブロック単体で行う真円度や円筒度の測定では、ボルトの締結による内部応力の発生がないため、その測定結果は、エンジン組み立て状態における真円度等とは異なるものとなる。
【００１０】
また、エンジンの作動中には高温の燃焼ガスによってシリンダブロック及びシリンダヘッドが加熱され、シリンダブロック等の温度が上昇するとともに、その熱は冷却水に伝達されて冷却水の温度も上昇する。つまり、エンジンの作動中にあっては、シリンダボアの周辺には温度上昇に伴う熱膨張や熱応力が発生するが、従来の測定装置は常温において測定するものであるので、エンジン作動中の熱膨張等による真円度の変化については全く考慮されていなかった。
本発明は、シリンダボアの真円度あるいは円筒度を測定するにあたり、シリンダブロックを実際のエンジンの作動状態に可及的に近似させ、その状態で測定を行って、エンジンの作動状態における正確な真円度の測定データを得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題に鑑み、本発明は、シリンダブロックとシリンダヘッドとを締結ボルトによって組み付け、実際のエンジンと同様な組立体として真円度の測定を実施するものである。すなわち、本発明は、
「エンジンのシリンダブロックに設けられたシリンダボアの真円度を測定する測定方法であって、
前記シリンダブロックに組み合わされるシリンダヘッドを締結ボルトにより前記シリンダブロックに締結して組立体とし、さらに、前記組立体を、前記シリンダブロックが上側に前記シリンダヘッドが下側に位置するよう台上に設置し、
真円度を測定する測定用センサを、前記組立体の上方から前記シリンダボアに挿入して測定する」
ことを特徴とする測定方法となっている。
【００１２】
請求項２に記載のように、前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドがウォータジャケットを有しているときは、そのウォータジャケットに高温の流体を送り込んで測定することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の測定装置は、請求項１の測定方法に使用する測定装置として特に適したものであって、請求項３に記載のように
「シリンダブロックに設けられたシリンダボアの真円度を測定する測定装置であって、
前記測定装置は、前記シリンダボアに挿入される測定用センサと、その測定用センサを前記シリンダボアの内周面に沿って回転させるとともに前記シリンダボアの軸線方向に移動させる駆動機構と、その駆動機構を保持する基台とを有し、
前記基台には、前記シリンダボアの内周面と合致する基準面を形成した第１基準部材と、前記シリンダブロックの下部に設けられた主軸受部の形状に合致する基準面を形成した第２基準部材とが取付けられている」
ことを特徴とする測定装置となっている。
【００１４】
請求項４に記載のように、前記第１基準部材と前記第２基準部材とを、断熱材を介して測定装置の前記基台に取付け、前記基台の内部には冷却用の流体を送り込むようにしてもよい。
【００１５】
測定装置の前記駆動機構には、請求項５に記載のように、前記測定用センサを取付けたボールスプライン機構が嵌め込まれるスプライン軸と、前記ボールスプライン機構を前記シリンダボアの軸方向に移動させる操作軸とを設け、かつ、前記スプライン軸がその軸の径方向に嵌めこまれたピンを介してモータにより回転駆動されるとともに、前記ボールスプライン機構が薄板を介して前記操作軸に連結されているよう構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の測定方法では、シリンダブロックとシリンダヘッドとを、ヘッドガスケットを挟んで締結ボルトにより組み付けて組立体とし、この組立体は、エンジン作動時とは逆にシリンダブロックが上側となるように設置される。こうすると、主軸受部の存在するシリンダブロックの下面、つまりオイルパンの取付け面が上側に露出し、その下方にシリンダボアが見通せる状態である。したがって、上方からシリンダボアに測定用センサを挿入することが可能であり、シリンダブロックにシリンダヘッドを締め付けて真円度を測定することができる。このような測定を行うことにより、エンジンが水冷式であるか空冷式であるかを問わず、シリンダヘッドの締め付けに伴うシリンダボアの変形を直接反映した真円度のデータが得られ、エンジンの実態に即した真円度を知ることが可能となる。
【００１７】
水冷式のエンジンの作動時においては、シリンダブロック及びシリンダヘッドの内部のウォータジャケットには冷却水が循環し、冷却水は高温の燃焼ガスによってその温度が上昇する。請求項２の発明のように、両方のウォータジャケットに高温の流体を送り込んで測定した場合には、エンジンの作動時の状態を近似的に再現することになり、熱膨張等の影響を受けたシリンダボアにおける真円度を測定することができる。このため、測定結果はより一層エンジン作動時の真円度に近似したものとなる。
【００１８】
本発明の測定方法で使用する測定装置としては、特許文献１に示される一般的な真円度測定装置を用いてもよいが、請求項３の発明の測定装置が特に適している。すなわち、請求項３の発明では、測定用センサの駆動機構を保持する基台に、シリンダボアの内周面と合致する基準面を形成した第１基準部材と、シリンダブロックの下部に設けられた主軸受部の形状に合致する基準面を形成した第２基準部材とを取付けている。本発明の測定方法においては、シリンダブロックとシリンダヘッドとの組立体は、シリンダブロックが上側となるように設置され、主軸受部が組立体の上面に露出し、その下方にシリンダボアが存在している。請求項３の発明の測定装置を組立体の上側に載置し、第１基準部材をシリンダボアの内周面に、かつ、第２基準部材を主軸受部に当接すると、測定用センサを正確に位置決めすることが可能である。そして、こうした位置決め作業は２つの基準面を合わせるだけであるので、作業者が手作業により容易に行えるものである。
【００１９】
請求項４の発明のように、基台と両方の基準部材との間に断熱材を置き、また、基台の内部に冷却流体を流した場合には、請求項2の測定方法のように、熱膨張等の影響を反映させるため高温の流体を水冷エンジンに通過させながら行う測定においても、熱伝達による測定装置自体の温度上昇が防止できる。したがって、測定用センサを移動させる駆動機構及び測定用センサの位置を検出する検出器などが熱によって損傷したり検出結果に誤差を生じる事態が回避される。
【００２０】
真円度の測定装置における駆動機構には、測定用センサをシリンダボアの内周面に沿って回転させる機能と、これを軸方向に上下移動させる機能とが必要である。そのため、測定用センサをボールスプライン機構に取付け、スプライン軸を回転させると同時にラック軸等の操作軸により上下に可動としている。このとき、請求項５の発明のように、スプライン軸の径方向にピンを嵌めこんでこれを介してモータにより回転駆動すると、ピンを上下方向には多少のクリアランスを持たせてスプライン軸に嵌めこむことができるから、モータ駆動により上下方向の振動が加わったとしてもピンの部分で吸収され、その振動が測定用センサに伝達されることがない。さらに、軸方向に駆動する操作軸と測定用センサを固着したボールスプライン機構とを、薄板を介して連結したときは、薄板の可撓性によって操作軸の振動が遮断され、上下方向の動きのみがボールスプライン機構に伝えられる。その結果、測定用センサの測定データの振動による誤差が防止される。なお、このような振動遮断手段が、真円度を測定する装置一般に適用できるのは明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明のエンジンシリンダボアの真円度測定方法及び測定装置について説明する。図１は本発明の測定方法を全体的に示す図であり、図２は本発明の測定装置の全体図である。図３は本発明の測定装置における基準部材の断面図等、また、図４は測定用センサを取付けるボールスプライン機構の要部の断面図、図５はスプライン軸と駆動プーリとの連結部を示す詳細図である。
【００２２】
図１において、左側には被測定物である水冷エンジンの組立体９が置かれ、これは、図６のエンジンと同様に、シリンダブロック１にシリンダヘッド３を、ヘッドガスケットを介して締結ボルト４により締め付けて取付けたものである。組立体９は、シリンダヘッド３が下側に、シリンダブロック１が上側に位置するように台１０上に設置され、オイルパンの取付けられるシリンダブロック１の下面が上方に露出している。シリンダヘッド３の前部とシリンダブロック１の側部には、冷却水の出入口となる短管１１、１２が設けられ、それぞれウォータジャケット６、５に連通している。
【００２３】
この実施例の測定方法では、シリンダヘッド３の前部の短管１１から１００℃を超える高温の水をポンプ１３によって送り込む。水の温度を上昇するため高温油タンク１４が備えられている。ここには電気ヒータ１５で１３０℃程度に加熱されたシリコン油が貯留されており、ポンプ１３に供給される水を熱伝達により高温化する。シリンダヘッド３の前部から送り込まれた高温水はシリンダヘッド及びシリンダブロックのウォータジャケット６、５を通過し、組立体９の温度を上昇させた後、シリンダブロック１の側部の短管１２から排出され、高温油タンク１４に戻される。ポンプ１３の吐出側には流量調整バルブ１６が設けてあり、温度検出器１７、１８により検出される供給側及び排出側の温度が適切な値となるよう流量調整バルブ１６の開度が調整される。なお、１９は項温水の圧力を検出する圧力計である。
【００２４】
このような準備の後、例えば２点鎖線で表される本発明の測定装置２０を、組立体９の上面、換言すればシリンダブロック１の下面に載置して真円度の測定を行う。測定装置２０については詳しくは後述するが、第１基準部材２１及び第２基準部材２２が取付けてあり、これらはそれぞれシリンダボア２の内周面と主軸受部４とに当接し、測定装置２０を所定の位置に安定して保持する。シリンダボア２の形成されているシリンダブロック１には、エンジン作動時と同じように、シリンダヘッド３が締結ボルト４により強固に固着されている。この状態では、シリンダボア周辺にはボルトの締め付けに起因する内部応力が生じており、真円度の測定結果は、その応力の影響を反映したものとなる。
【００２５】
また、シリンダブロック１のウォータジャケット５には高温の水を通過させ、シリンダボア周辺の温度を上昇させているので、真円度の測定結果は、熱膨張や熱応力の影響が加味されたものとなり、一層エンジンの作動時に近似した測定結果を得ることができる。なお、この実施例ではシリコン油と熱交換させた高温水を０．１５ＭＰ程度に加圧して組立体９に循環しているが、場合によってはシリコン油を直接送り込むようにしてもよく、高温水・高温油に代えて高温の蒸気を供給してもよい。
【００２６】
次いで、本発明の測定装置２０について図２〜図５により説明する。
図２に示すように、本発明の測定装置２０は基台２３を備え、基台２３には、測定用センサ２４をシリンダボア２の内週面に沿って回転させ、また、その軸方向に往復動させる駆動機構２５が載置されている。基台２３は、上方基板２３１と下方基板２３２とを有しており、その内部にはエアパイプ２６から冷却空気が供給されるとともに、上方基板２３１の両端には取っ手２７が固着されている。
【００２７】
基台２３の下方基板２３２には、第１基準部材２１及び第２基準部材２２が断熱板２８を介して取付けられる。第１基準部材２１は、図３（ａ）の断面図（図２のD−D断面）及び斜視図から明らかなように、シリンダボア２と当接する円弧状の基準面２１１を形成した、基本的に円筒形の一部をなす形の部材であって、内径方向に張り出した上部の取付け部２１２に通したボルトによって下方基板２３２に固定される。
【００２８】
第２基準部材２２は、図３（ｂ）の断面図（図２のE−E断面）から明らかなように、主軸受部７の形状に合致する円弧状の基準面２２１を下部に形成した部材であって、取付け部２２２に通したボルトにより下方基板２３２に固定される。第２基準部材２２は、シリンダボア２の両側に存在する主軸受部７（図８参照）と合致させるよう、第１基準部材２１を挟んで両側に２個配置されている。なお、第１基準部材２１及び第２基準部材２２は、各種のエンジンの真円度の測定を可能とするため、シリンダボアの寸法等に合わせた複数のものが用意され、測定するエンジンに応じて交換して使用される。
【００２９】
測定装置２０の中央部分には、下方に延びるスプライン軸２９と上下方向に移動するラック軸３０とが配置される。スプライン軸２９は、測定用センサ２４の取付け部材３１と一体的に連結されたスプラインスリーブ３２が嵌め込まれている。スプライン軸２９は、上下方向に真直に形成されたスプライン溝２９１を備え、図４（図２のF−F断面）に示されるように、スプラインスリーブ３２に設けられた内周溝３２１と４本のスプライン溝２９１との間には、ボール３３が介在させてあリ、ボール３３は上下方向に複数のものが配置されている。スプラインスリーブ３２は、ハウジング３４内にベアリング３５を介して回転可能に取付けられるが、上下方向はハウジング３４に対し固定されている。このようなボールスプライン機構は一般的なものであって、スプラインスリーブ３２は、スプライン軸２９の回転によって回転しながらスプライン軸２９の軸方向にも摺動可能となっており、これと一体的に連結された測定用センサ２４も回転しながら軸方向に移動できる。なお、この実施例では軸方向に移動させるためにラック軸を使用しているが、送りねじ機構等を備えた操作軸などを使用することが可能であるのは当然である。
【００３０】
スプライン軸２９は、上部のベアリング３６と下部のベアリング３７によって基台２３に軸支され、基台２３にはスプライン軸２９を回転させるためのスプライン軸駆動モータ３８が設置されている。スプライン軸２９の上部にはスリーブ３９が嵌め込まれ、そのスリーブ３９は被駆動プーリ４０に挿入される。スプライン軸駆動モータ３８の出力軸には駆動プーリ４１が固着され、両プーリの間には回転伝動用の丸ベルト４２が掛け渡されている。
【００３１】
図５は、被駆動プーリ４０の断面図であって、被駆動プーリ４０とスプライン軸２９との連結部分を示す詳細図である。被駆動プーリ４０の上方部にはピン孔が設けられ、ここに、スリーブ３９及びスプライン軸２９を貫通する断面円形のピン４３が嵌め込まれる。ピン４３が貫通するスリーブ３９及びスプライン軸２９の孔は、幅方向にはピン４３と密接して嵌合するが上下方向はピン４３との間にクリアランスを持たせる、つまり間隙４４が生じる長孔に形成されている。また、スリーブ３９とスプライン軸２９との間にも間隙４５が設けられている。
【００３２】
駆動プーリ４１と被駆動プーリ４０との間は、円形断面の丸ベルト４２により回転を伝動する。丸ベルト４２の断面は円形であるから、スプライン軸駆動モータ３８の出力軸の振動等が被駆動プーリ４０に伝達され難い。そして、被駆動プーリ４０とスプライン軸２９とは間隙４４、４５を介在させて連結されているから、被駆動プーリ４０が上下方向に振動したり揺動したときも間隙によってこれらの動きが吸収され、スプライン軸２９には回転方向の動きのみが伝達される。その結果、スプライン軸２９の下方に取付けられた測定用センサ２４へスプライン軸駆動モータ３８等の振動が伝達されることはなく、測定用センサ２４の振動に伴う測定誤差が回避され、精度の高い真円度の測定が可能となる。
【００３３】
ボールスプライン機構のハウジング３４はラック軸３０に連結されており、ラック軸３０を上下方向に駆動することにより、測定用センサ２４がシリンダボア２の軸方向に移動される。ラック軸３０を駆動するため、基台２３の上部にはラック軸駆動モータ４６が設置してあり、その出力軸にはラック軸３０に形成されたラックと係合するピニオン歯車４７が固着されている。ハウジング３４は、厚さ０．０５mm程度の薄板４８によってラック軸３０の下端に連結されている（図２及び図４参照）。薄板４８は厚さ方向には可撓性が大きいから、ラック軸３０が横方向に振動したとしても薄板４８により振動が遮断され、ハウジング３４には上下方向のみの動きが伝達されることとなり、この面からも測定用センサ２４の振動に伴う測定誤差が回避される。
【００３４】
スプライン軸駆動モータ３８及びラック軸駆動モータ４６の回転軸には、回転角度を検出するロータリーエンコーダ４９、５０がそれぞれ取付けられ、ロータリーエンコーダ４９により測定用センサ２４の回転位置が検出され、ロータリーエンコーダ５０により軸方向位置が検出されて、それらの検出信号はコンピュータ等のデータ処理装置に送られる。スプライン軸駆動モータ３８とラック軸駆動モータ４６は、断熱板５１を介して上部基板２３１に固定されるとともに、これらを収容するケース５２内には冷却空気が送り込まれ、駆動機構の熱による損傷を防止している。
【００３５】
ここで、本発明の測定装置２０の使用態様について述べる。
図１に関して説明したように、シリンダボア２の真円度を測定する際には、エンジンのシリンダブロック１にシリンダヘッド３を締結ボルト４によって締め付け、シリンダブロック１を上方にしてこの組立体９を台上に設置した後、高温の流体をポンプ１３によって供給する。所定の時間が経過し、流体の出入口の温度差及びシリンダブロック１の温度が安定した時に、作業者が本発明の測定装置２０の取っ手２７を手で保持し、シリンダブロック下面に上方から載置する。
【００３６】
測定装置２０の下方には第１基準部材２１と第２基準部材２２とが取付けてあり、これらは測定用センサ２４が嵌め込まれたスプライン軸２９を位置決めするための基準面を備えている。作業者は、第１基準部材２１をシリンダボア２の内周面に当接しながら第２基準部材２２を軸受部７の半円形状に合わせて測定装置２０を設置するだけで、スプライン軸２９をシリンダボア２の中心に位置させることができる。したがって、測定装置の位置決めは容易で短時間に行うことができ、シリンダブロック１が高温となり作業環境が悪化している状況にあっても、作業者に危険が及ぶことはない。
【００３７】
測定装置２０を組立体９上にセットした後は、これに接続されたコンピュータ等の制御装置により、測定用センサ２４の駆動機構２５を制御して真円度の測定を実行する。具体的には、ラック軸駆動モータ４６を回転して測定用センサ２４をシリンダボア２の軸方向の所定位置に設定し、スプライン軸駆動モータ３８により測定用センサ２４を回転させ、シリンダボア２の中心軸と内周面との距離を連続的に測定して真円度を求める。真円度の測定を軸方向の多数の位置で実行し得られたデータを処理することにより、真円度の軸方向の分布状況、すなわち、シリンダボア２の円筒度が求められることとなる。なお、測定用センサ２４としては、例えば、電気容量式センサあるいは渦電流式センサなど周知のセンサを、シリンダブロック１の材質等を勘案しながら適宜選択して使用する。
【００３８】
本発明の測定装置２０では、測定用センサ２４を回転させるスプライン軸２９が上下方向の振動を吸収するようピン４３を介して駆動されるとともに、ラック軸３０と測定用センサ２４とは横方向の振動を遮断する薄板４８を介して連結されている。このため、測定用センサ２４の振動が可及的に防止され、振動の影響に伴う測定誤差が回避される。また、駆動機構２５は、基台２３に断熱板５１を挟み込んで取付けられ、基台２３等には冷却空気が供給されているため、高温の流体を流しシリンダブロック１の温度を上昇させて測定する場合であっても、駆動機構２５への熱の伝達が遮断され、熱による駆動機構２５の作動不良や損傷を防止することができる。
【００３９】
以上詳述したとおり、本発明のシリンダボアの真円度測定方法は、シリンダブロックとシリンダヘッドを締結ボルトで締め付けた、実際のエンジン作動時の状態で真円度を測定するものであり、さらには、これのウォータジャケットに高温の流体を通過させて測定するものである。上述の実施例では直列型のエンジンについて説明しているが、本発明の真円度測定方法は、シリンダブロック下面からシリンダボアが見通せるものであれば、例えばV型エンジンにも適用できることは明らかである。また、本発明の測定装置は、半円形状の主軸受部を形成したシリンダブロック、例えばクランクシャフトを有する往復動式コンプレッサのシリンダブロック、であれば、そのシリンダボアの真円度を測定するために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のエンジンシリンダボア真円度の測定方法を示す全体図である。
【図２】本発明の真円度測定装置の全体図である。
【図３】本発明の測定装置における基準部材の断面図及び斜視図である。
【図４】本発明の測定装置におけるボールスプライン機構の要部の断面図である。
【図５】本発明の測定装置のスプライン軸と被駆動プーリとの連結部を示す図である。
【図６】水冷式エンジンの構造を示す断面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図８】シリンダブロック下面を示す、図６のＢ−Ｂ矢視図である。
【図９】従来の真円度測定方法及び測定装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１ シリンダブロック
２ シリンダボア
３ シリンダヘッド
４ 締結ボルト
５、６ ウォータジャケット
７ 主軸受部
９ 組立体
１０ 台
１３ ポンプ
２０ 測定装置
２１ 第１基準部材
２２ 第２基準部材
２３ 基台
２４ 測定用センサ
２９ スプライン軸
３０ ラック軸（操作軸）
３８ スプライン軸駆動モータ
４３ ピン
４８ 薄板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダブロック（１）に設けられたシリンダボア（２）の真円度を測定する測定方法であって、
前記シリンダブロック（１）に組み合わされるシリンダヘッド（３）を締結ボルト（４）により前記シリンダブロック（１）に締結して組立体（９）とし、さらに、前記組立体（９）を、前記シリンダブロック（１）が上側に前記シリンダヘッド（３）が下側に位置するよう台（１０）上に設置し、
真円度を測定する測定用センサ（２０）を、前記組立体（９）の上方から前記シリンダボア（２）に挿入して測定することを特徴とする測定方法。
【請求項２】
前記シリンダブロック（１）及び前記シリンダヘッド（３）がウォータジャケット（５、６）を有しており、前記ウォータジャケット（５、６）に高温の流体を送り込んで測定する請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
シリンダブロック（１）に設けられたシリンダボア（２）の真円度を測定する測定装置（２０）であって、
前記測定装置（２０）は、前記シリンダボア（２）に挿入される測定用センサ（２４）を、前記シリンダボア（２）の内周面に沿って回転させるとともに前記シリンダボア（２）の軸線方向に移動させる駆動機構（２５）と、その駆動機構（２５）を保持する基台（２３）とを有し、
前記基台（２３）には、前記シリンダボア（２）の内周面と合致する基準面を形成した第１基準部材（２１）と、前記シリンダブロック（１）の下部に設けられた主軸受部（７）の形状に合致する基準面を形成した第２基準部材（２２）とが取付けられていることを特徴とする測定装置。
【請求項４】
前記第１基準部材（２１）と前記第２基準部材（２２）とは、断熱材（２８）を介して前記基台（２３）に取付けられ、前記基台（２３）の内部には冷却用の流体が送り込まれる請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記駆動機構は、前記測定用センサ（２４）を取付けたボールスプライン機構が嵌め込まれるスプライン軸（２９）と、前記ボールスプライン機構を前記シリンダボア（２）の軸方向に移動させる操作軸（３０）とを有しており、
前記スプライン軸（２９）は、その軸の径方向に嵌めこまれたピン（４３）を介してスプライン軸駆動モータ（３８）により回転駆動されるとともに、前記ボールスプライン機構は、薄板（４８）を介して前記操作軸（３０）に連結されている請求項３又は請求項４に記載の測定装置。
【請求項１】
エンジンのシリンダブロック（１）に設けられたシリンダボア（２）の真円度を測定する測定方法であって、
前記シリンダブロック（１）に組み合わされるシリンダヘッド（３）を締結ボルト（４）により前記シリンダブロック（１）に締結して組立体（９）とし、さらに、前記組立体（９）を、前記シリンダブロック（１）が上側に前記シリンダヘッド（３）が下側に位置するよう台（１０）上に設置し、
真円度を測定する測定用センサ（２０）を、前記組立体（９）の上方から前記シリンダボア（２）に挿入して測定することを特徴とする測定方法。
【請求項２】
前記シリンダブロック（１）及び前記シリンダヘッド（３）がウォータジャケット（５、６）を有しており、前記ウォータジャケット（５、６）に高温の流体を送り込んで測定する請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
シリンダブロック（１）に設けられたシリンダボア（２）の真円度を測定する測定装置（２０）であって、
前記測定装置（２０）は、前記シリンダボア（２）に挿入される測定用センサ（２４）を、前記シリンダボア（２）の内周面に沿って回転させるとともに前記シリンダボア（２）の軸線方向に移動させる駆動機構（２５）と、その駆動機構（２５）を保持する基台（２３）とを有し、
前記基台（２３）には、前記シリンダボア（２）の内周面と合致する基準面を形成した第１基準部材（２１）と、前記シリンダブロック（１）の下部に設けられた主軸受部（７）の形状に合致する基準面を形成した第２基準部材（２２）とが取付けられていることを特徴とする測定装置。
【請求項４】
前記第１基準部材（２１）と前記第２基準部材（２２）とは、断熱材（２８）を介して前記基台（２３）に取付けられ、前記基台（２３）の内部には冷却用の流体が送り込まれる請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記駆動機構は、前記測定用センサ（２４）を取付けたボールスプライン機構が嵌め込まれるスプライン軸（２９）と、前記ボールスプライン機構を前記シリンダボア（２）の軸方向に移動させる操作軸（３０）とを有しており、
前記スプライン軸（２９）は、その軸の径方向に嵌めこまれたピン（４３）を介してスプライン軸駆動モータ（３８）により回転駆動されるとともに、前記ボールスプライン機構は、薄板（４８）を介して前記操作軸（３０）に連結されている請求項３又は請求項４に記載の測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２７５７６０（Ｐ２００６−２７５７６０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９５２０６（Ｐ２００５−９５２０６）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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