シリンダボア内周面の加工方法
【課題】シリンダボア内周面にめっき皮膜を有するシリンダブロックであっても、シリンダヘッドを組み付け固定した状態におけるシリンダボア内周面の真円度を向上可能なシリンダボア内周面の加工方法を提案する。
【解決手段】シリンダボア内周面の加工方法は、シリンダボアを仕切るシリンダボア内周面を有するシリンダブロックを準備する素材準備工程Ｓ１と、シリンダヘッドを模擬するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付けるダミーヘッド組付工程Ｓ３と、シリンダブロックにダミーヘッドを組み付けたままシリンダボア内周面の中ぐりを施す中ぐり工程Ｓ４と、中ぐり後のシリンダボア内周面にめっき処理を施してめっき皮膜を形成するめっき処理工程Ｓ６と、シリンダボアの断面形状が略真円形状になるようシリンダボア内周面にホーニングを施すホーニング工程Ｓ８と、ホーニング後のシリンダブロックからダミーヘッドを取り外すダミーヘッド取外工程Ｓ９と、を備える。
【解決手段】シリンダボア内周面の加工方法は、シリンダボアを仕切るシリンダボア内周面を有するシリンダブロックを準備する素材準備工程Ｓ１と、シリンダヘッドを模擬するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付けるダミーヘッド組付工程Ｓ３と、シリンダブロックにダミーヘッドを組み付けたままシリンダボア内周面の中ぐりを施す中ぐり工程Ｓ４と、中ぐり後のシリンダボア内周面にめっき処理を施してめっき皮膜を形成するめっき処理工程Ｓ６と、シリンダボアの断面形状が略真円形状になるようシリンダボア内周面にホーニングを施すホーニング工程Ｓ８と、ホーニング後のシリンダブロックからダミーヘッドを取り外すダミーヘッド取外工程Ｓ９と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックのシリンダボア内周面の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロック内にシリンダボアを仕切るシリンダボア内周面は、その真円度を高めるために、環状に位置するホーニング砥石を備えるホーニング加工装置を用いるホーニングが施される。
【０００３】
ところで、シリンダブロックは、シリンダボアを塞いで燃焼室を形成するシリンダヘッドをボルトで固定するためのボルト穴を備える。シリンダブロックは、シリンダヘッドをボルトで組み付け固定すると、ボルトの締付力によって局所的に変形してしまう。
【０００４】
シリンダヘッドをボルトで組み付け固定することによるシリンダブロックの局所的な変形は、シリンダボア内周面の形状に影響し、その真円度を低下してしまう虞がある。具体的には、シリンダヘッドを組み付けるより前にホーニングを施してシリンダボア内周面の真円度を高め、ホーニングの後にシリンダヘッドをボルトで組み付け固定してしまうとシリンダボア内周面が変形し、真円度が低下する。
【０００５】
そこで、シリンダブロックにホーニングを施すよりも前に、シリンダヘッドを模擬する治具であるダミーヘッドをシリンダブロックにボルトで組み付け固定し、あらかじめ変形を生じるシリンダボア内周面にホーニングを施すシリンダボア内周面の加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９９３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
シリンダブロックは、シリンダボア内周面の耐摩耗性を向上するなどのため、シリンダボア内周面にめっき処理を施して形成するめっき皮膜を有する場合がある。なお、以下、シリンダボア内周面にめっき皮膜を有するシリンダブロックを「めっきシリンダ」と呼ぶ。めっきシリンダは、シリンダボア内周面の真円度を高めるために、シリンダボア内周面にめっき皮膜を形成した後、ホーニングを行う必要がある。
【０００８】
ここで、めっきシリンダに従来のシリンダボア内周面の加工方法を適用する場合、先ず、シリンダボア内周面にめっき皮膜を形成し、次に、めっきシリンダにダミーヘッドをボルトで組み付け固定した後、あらかじめ変形を生じるシリンダボア内周面としてのめっき皮膜にホーニングを施すことになる。
【０００９】
しかしながら、めっきシリンダに従来のシリンダボア内周面の加工方法を適用すると、ダミーヘッドを組み付け固定することによるシリンダボア内周面の変形量を予め考慮してめっき皮膜の膜厚を厚くする必要を生じる。これは、シリンダボア内周面が変形することによってその真円度が低下し、シリンダの中心線から遠ざかった部分を研磨するためにシリンダの中心線に近づいた部分をより深く研磨する必要が生じるためである。翻ると、めっき皮膜の膜厚が薄ければ、シリンダの中心線から遠ざかった部分においてめっき皮膜の結晶粒の凹み部分までホーニングを行えず、未研磨のままの素地を残す所謂「黒皮残り」という不良を生じてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、シリンダボア内周面にめっき皮膜を有するシリンダブロックであっても、シリンダヘッドを組み付け固定した状態におけるシリンダボア内周面の真円度を向上可能なシリンダボア内周面の加工方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するため本発明に係るシリンダボア内周面の加工方法は、シリンダボアを仕切るシリンダボア内周面を有するシリンダブロックを準備し、シリンダヘッドを模擬するダミーヘッドを前記シリンダブロックに組み付け、前記シリンダブロックに前記ダミーヘッドを組み付けたまま前記シリンダボア内周面の中ぐりを施し、中ぐり後の前記シリンダボア内周面にめっき処理を施してめっき皮膜を形成し、前記シリンダボアの断面形状が略真円形状になるよう前記めっき皮膜を有する前記シリンダボア内周面にホーニングを施し、ホーニング後の前記シリンダブロックから前記ダミーヘッドを取り外すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シリンダボア内周面にめっき皮膜を有するシリンダブロックであっても、シリンダヘッドを組み付け固定した状態におけるシリンダボア内周面の真円度を向上可能なシリンダボア内周面の加工方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法を示したフローチャート。
【図２】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法を適用するシリンダブロックの一例を示した断面図。
【図３】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックとともに示した斜視図。
【図４】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックとともに示した斜視断面図。
【図５】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドの貫通孔を示した斜視図。
【図６】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドの貫通孔を示した斜視図。
【図７】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドの貫通孔を示した斜視図。
【図８】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するカラーを示した斜視図。
【図９】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するカラーの周囲のめっき処理液の流れの様子を示した図。
【図１０】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後のシリンダボアの変形量を示した表。
【図１１】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後のシリンダボアの変形量を示した図。
【図１２】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後のシリンダボアの変形量を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るシリンダボア内周面の加工方法の実施の形態について、図１から図１２を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法を示したフローチャートである。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、素材準備工程Ｓ１と、フライス加工工程Ｓ２と、ダミーヘッド組付工程Ｓ３と、中ぐり工程Ｓ４と、カラー装着工程Ｓ５と、めっき処理工程Ｓ６と、カラー離脱工程Ｓ７と、ホーニング工程Ｓ８と、ダミーヘッド取外工程Ｓ９と、仕上げフライス加工工程Ｓ１０と、を備える。
【００１７】
素材準備工程Ｓ１は、シリンダボアを仕切るシリンダボア内周面を有するシリンダブロックを準備する工程である。
【００１８】
フライス加工工程Ｓ２は、シリンダブロックのシリンダヘッド側合わせ面を平面に切削または研削する工程である。
【００１９】
ダミーヘッド組付工程Ｓ３は、シリンダヘッドを模擬するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付ける工程である。
【００２０】
中ぐり工程Ｓ４は、シリンダブロックにダミーヘッドを組み付けたままシリンダボア内周面の中ぐりを施す工程である。
【００２１】
めっき処理工程Ｓ６は、中ぐり後のシリンダボア内周面にめっき処理を施してめっき皮膜を形成する工程である。めっき処理工程Ｓ６は、めっき前処理工程として脱脂・加温工程および電解エッチング工程を含む。
【００２２】
ホーニング工程Ｓ８は、シリンダボアの断面形状が略真円形状になるようめっき皮膜を有するシリンダボア内周面にホーニングを施す工程である。
【００２３】
ダミーヘッド取外工程Ｓ９は、ホーニング後のシリンダブロックからダミーヘッドを取り外す工程である。
【００２４】
仕上げフライス加工工程Ｓ１０は、シリンダブロックのシリンダヘッド側合わせ面を平面に仕上げ加工する工程である。
【００２５】
ここで先ず、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法を適用するシリンダブロックについて説明する。
【００２６】
図２は、図３のＩＩ−ＩＩにおいて、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法を適用するシリンダブロックの一例を示した断面図である。
【００２７】
図２に示すように、シリンダブロック１０１は、例えば鋳造用のアルミニウム合金（ＪＩＳ Ｈ ５２０２ ：ＡＣ４Ｂ、ＡＣ４Ｃ、ＪＩＳ Ｈ ５３０２：ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２）を素材とする鋳造品であり、並列多気筒エンジン等の内燃機関（図示省略）を構成する部材の一部である。シリンダブロック１０１は、中空なシリンダボア１０２を仕切る円筒形状のシリンダボア内周面１０３と、シリンダヘッド（図示省略）との合わせ面１０５と、クランクケース（図示省略）との合わせ面１０６と、を有する。
【００２８】
また、シリンダブロック１０１は、シリンダボア１０２の近傍にシリンダヘッドを締結するボルト穴１０７およびウォータージャケット１０８を備える。
【００２９】
シリンダボア１０２は、シリンダボア内周面１０３に対して素材の状態（素材準備工程Ｓ１）から、中ぐり（中ぐり工程Ｓ４）、めっき処理によるめっき皮膜の形成（めっき処理工程Ｓ６）、めっき皮膜のホーニング（ホーニング工程Ｓ８）を順次に経て完成する。
【００３０】
シリンダヘッドとの合わせ面１０５は、フライス盤（図示省略）を用いる切削または研削を経て平面に仕上がる。
【００３１】
次に、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドについて説明する。
【００３２】
図３は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックとともに示した斜視図である。
【００３３】
図４は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックとともに示した斜視断面図である。
【００３４】
図３および図４に示すように、ダミーヘッド１０は、シリンダヘッドを模擬するものでありシリンダヘッドと同等以上の剛性を有する。ダミーヘッド１０は、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５に接し、ボルト１１でシリンダブロック１０１に組み付く。ボルト１１をボルト穴１０７に締結してシリンダブロック１０１にダミーヘッド１０を組み付け固定すると、シリンダブロック１０１は、ボルト１１の締付力によって局所的に変形してしまう。これによって、ダミーヘッド１０に近く、ボルト１１の締結位置にも近いシリンダボア内周面１０３も変形してしまう。
【００３５】
また、ダミーヘッド１０は、三層構造を有し、例えば、アルミニウム合金製の中間板１０ｂをステンレス鋼製の上板１０ａと下板１０ｃとで挟み込む。下板１０ｃはシリンダブロック１０１の合わせ面１０５に接し、上板１０ａはボルト１１のボルトヘッド１１ａを受ける。
【００３６】
ダミーヘッド１０は、ステンレス鋼製の上板１０ａによってボルトヘッド１１ａを受ける座面の摩耗を抑制することができる。また、ダミーヘッド１０は、ステンレス鋼製の下板１０ｃによって合わせ面１０５と下板１０ｃとの間に挟み込むガスケット（図示省略）の座面の摩耗を抑制することができる。さらに、ダミーヘッド１０は、上板１０ａ、下板１０ｃが長期間の使用にともなうなどして損耗した場合、上板１０ａ、下板１０ｃのみを交換し中間板１０ｂを継続して使用できるので保守費用を低減できる。なお、ダミーヘッド１０の構造は、本実施形態の限りではない。
【００３７】
さらに、ダミーヘッド１０は、貫通孔１２を有する。貫通孔１２は、上板１０ａ、中間板１０ｂおよび下板１０ｃを貫く。ダミーヘッド１０は、貫通孔１２に嵌る環状のカラー１３を備える。カラー１３は、貫通孔１２に対して着脱できる。
【００３８】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、シリンダブロック１０１にシリンダヘッドを組み付けるための規定締付力をボルト１１に模擬的に負荷してシリンダブロック１０１にダミーヘッド１０を組み付け固定することが可能であり、ボルト１１の締結力をシリンダブロック１０１、ひいてはシリンダボア内周面１０３に効率よく伝え、シリンダブロック１０１にシリンダヘッドを組み付けた状態（以下、「本組立状態」と呼ぶ。）におけるシリンダボア内周面１０３の変形状態を再現性良く模擬する。
【００３９】
図５から図７は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドの貫通孔を示した斜視図である。
【００４０】
図５から図７に示すように、ダミーヘッド１０の貫通孔１２は、シリンダボア内周面１０３よりも大きく開口する。
【００４１】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、貫通孔１２によってシリンダブロック１０１にダミーヘッド１０を装着したままシリンダボア内周面１０３に対して素材の状態（素材準備工程Ｓ１）から中ぐり（中ぐり工程Ｓ４）、めっき処理によるめっき皮膜の形成（めっき処理工程Ｓ６）、めっき皮膜のホーニング（ホーニング工程Ｓ８）を施すことができる。
【００４２】
具体的には、図５に示すように、中ぐり工程Ｓ４において、中ぐり盤（図示省略）は、ダミーヘッド１０の貫通孔１２からバイト３１をシリンダボア１０２内に送り込んでシリンダボア内周面１０３に中ぐりを施す。
【００４３】
また、図６に示すように、めっき処理工程Ｓ６において、めっき処理装置（図示省略）は、ダミーヘッド１０の貫通孔１２からシリンダボア内周面１０３よりも小径な電極３２をシリンダボア１０２内に送り込み、シリンダボア１０２のクランクケース側を治具で塞ぎ、電極３２とシリンダボア内周面１０３との隙間にめっき処理液を流通してシリンダボア内周面１０３にめっき皮膜を形成する。
【００４４】
さらに、図７に示すように、ホーニング工程Ｓ８において、ホーニング加工装置（図示省略）は、ダミーヘッド１０の貫通孔１２から砥石を環状に配置したホーニングヘッド３３をシリンダボア１０２内に送り込んでシリンダボア内周面１０３にホーニングを施す。
【００４５】
図８は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するカラーを示した斜視図である。
【００４６】
図８に示すように、ダミーヘッド１０のカラー１３は、シリンダボア内周面１０３よりも小径な開口１３ａを有し、かつ貫通孔１２に嵌るとともにシリンダボア１０２の開口１０２ａ縁全周に接する。カラー１３は樹脂材料の成形品であり、中心軸線方向に一体であっても良いし、分割可能であっても良い。カラー１３は、めっき処理工程Ｓ６において使用する治具であり、めっき処理工程Ｓ６前にカラー装着工程Ｓ５でダミーヘッド１０の貫通孔１２に嵌められ、めっき処理工程Ｓ６後にカラー離脱工程Ｓ７でダミーヘッド１０の貫通孔１２から取り外される。カラー１３の内周面１３ｂは、めっき処理工程Ｓ６においてめっき処理液を流通する流路を仕切る。
【００４７】
また、カラー１３は、めっき処理工程Ｓ６において、めっき処理液やめっき前処理液（めっき処理前にシリンダボア内周面１０３をエッチングするための処理液）からダミーヘッド１０の貫通孔１２を保護する。具体的には、ダミーヘッド１０はアルミニウム合金製およびステンレス鋼製であるとともにシリンダブロック１０１に接することから常にシリンダブロック１０１と同電位になってしまうため、カラー１３はめっき前処理液によるエッチングやめっき処理液によるめっき皮膜の形成からダミーヘッド１０、特に貫通孔１２の内周面を保護する。
【００４８】
ここで、貫通孔１２は、シリンダブロック１０１に接する下板１０ｃの開口径が最も小さく、中間板１０ｂから上板１０ａの開口端近傍に達する位置まで略一様な開口径を有し、開口径の最も大きいザグリ部１２ｂを上板１０ａに有する。
【００４９】
カラー１３は、貫通孔１２の内周面に対応する外周形状と、ザグリ部１２ｂに座する鍔部１５と、を有する一方、内径の縮径する絞り部１６をシリンダボア１０２側の内周に有する。カラー１３は、絞り部１６を有する第一カラー部材１７と、鍔部１５を有する第二カラー部材１８と、を備える。カラー１３は、先ず、貫通孔１２に第一カラー部材１７を嵌め込み、次いで貫通孔１２に第二カラー部材１８を嵌め込んだ後、めっき処理装置によって上板１０ａとともに鍔部１５を押さえ付けることで固定する。
【００５０】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、中ぐり工程Ｓ４およびホーニング工程Ｓ８において不要になるカラー１３の着脱を容易に行うことが可能であり、シリンダボア内周面１０３に対する中ぐり（中ぐり工程Ｓ４）、めっき処理（めっき処理工程Ｓ６）、ホーニング（ホーニング工程Ｓ８）を連続的かつ円滑に進行することができる。
【００５１】
図９は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するカラーの周囲のめっき処理液の流れの様子を示した図である。
【００５２】
図９に示すように、カラー１３は、シリンダボア内周面１０３よりも小径な開口を有し、シリンダボア内周面１０３またはカラー１３と電極３２との隙間でありめっき処理液が流通するめっき処理液流路３５の流路断面積を絞る。具体的には、カラー１３の絞り部１６は、シリンダボア内周面１０３を基準に処理液流路３５側へ距離Ｄ（約０．５ｍｍから約３ｍｍ）突出して処理液流路３５の流路断面積を絞る。
【００５３】
また、カラー１３は、シリンダボア１０２側に斜面１９を有する。斜面１９は、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５と平行な面に対して６０°以下の角度θで傾斜し、さらに好ましくは約０°から約４５°の角度（０°は含まない。）で傾斜する。
【００５４】
カラー１３は、処理液流路３５をシリンダブロック１０１側からダミーヘッド１０側へ流動（実線矢Ｆ）するめっき処理液３６に対し、シリンダボア内周面１０３の開口端近傍で循環流Ａ（実線矢Ａ）を発生する。循環流Ａは、新たなめっき処理液３６が流れ込むことによるニッケルイオンの供給を抑制し、ひいては当該部分におけるめっき処理液３６のニッケルイオン濃度を低下する。
【００５５】
ここで、シリンダボア内周面１０３の開口端に十分なニッケルイオンの供給があり、当該部分の電流密度が高くなるとめっき皮膜が局部的に肥大化する、いわゆる「花咲き」と呼ばれるめっき不良が発生する。そこで、カラー１３は、シリンダボア内周面１０３の開口端付近のニッケルイオン濃度を低下することによって、仮に当該部分の電流密度が高くなっても「花咲き」の発生を抑制する。
【００５６】
次に、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法の具体例を説明する。
【００５７】
先ず、本加工方法は、素材準備工程Ｓ１において、ダイカスト製のシリンダブロック１０１を準備する。
【００５８】
次いで、本加工方法は、フライス加工工程Ｓ２において、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５をフライス盤で平面に切削または研削する。
【００５９】
次いで、本加工方法は、ダミーヘッド組付工程Ｓ３において、ダミーヘッド１０をシリンダブロック１０１に組み付ける。このとき、ボルト１１の締結力は、本組立状態における規定締付力に達し、本組立状態を模擬してシリンダボア内周面１０３を再現性良く変形する。
【００６０】
図１０は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後のシリンダボアの変形量を示した表である。
【００６１】
図１１および図１２は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後のシリンダボアの変形量を示した図である。
【００６２】
図１０から図１２は、並列３気筒エンジンに適用するシリンダブロック１０１について、ダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後について、それぞれのシリンダボア１０２の変形状況を纏めたものである。なお、図１０から図１２の「＃１から＃３」はそれぞれ個別のシリンダボア１０２を識別する番号であり、「Ｘ−Ｘ」は３つのシリンダボア１０２が並列に並ぶ方向に関し、「Ｙ−Ｙ」は「Ｘ−Ｘ」に直交する方向に関する。
【００６３】
図１０から図１２に示すように、シリンダボア１０２は、ダミーヘッド１０をシリンダブロック１０１に組み付ける前後で変形し、最大１７μｍの変形が起きている。この変形量は、めっき皮膜の厚さ（数十μｍから百数十μｍ程度）に対して無視できるものではなく、従来のシリンダボア内周面の加工方法によれば、ホーニングによってめっき皮膜（一般に、厚さ数十μｍから百数十μｍ程度）を余分に研磨する必要を生じ、部分的にめっき皮膜の極めて薄い部分を生じる。
【００６４】
これに対して、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、本組立状態を再現性良く模擬してシリンダボア内周面１０３の変形を保ったまま中ぐり（中ぐり工程Ｓ４）、めっき処理によるめっき皮膜の形成（めっき処理工程Ｓ６）、めっき皮膜のホーニング（ホーニング工程Ｓ８）を施す。
【００６５】
すなわち、本加工方法は、中ぐり工程Ｓ４において、シリンダボア１０２を実際の組立状態に対して再現性良く変形した状態を保ったままシリンダボア内周面１０３を中ぐりする。このとき、シリンダボア内周面１０３は、本組立状態における応力状態を保つ。
【００６６】
次いで、本加工方法は、めっき処理工程Ｓ６において、シリンダボア内周面１０３にめっき処理を施してめっき皮膜を形成する。めっき皮膜は、例えば、Ｎｉ−Ｐ−ＳｉＣ複合めっきで形成する。
【００６７】
めっき処理工程Ｓ６は、先ず、シリンダブロック１０１をめっき処理装置に載置し、シリンダボア１０２に脱脂剤の水溶液を流通しつつ超音波洗浄を行い、中ぐり工程Ｓ４時に付着した切削油などの汚れやほこりを除去する。次に、めっき処理工程Ｓ６は、シリンダボア１０２に水を流通して脱脂剤を洗浄する。洗浄後、めっき処理工程Ｓ６は、シリンダボア１０２に温水を流通してシリンダブロック１０１を予備的に加温する。めっき処理工程Ｓ６は、シリンダブロック１０１の予備加温によってシリンダボア内周面１０３を均一に温め、電解エッチング工程における処理時間の短縮や、エッチングの均一化を図る。なお、シリンダボア１０２の脱脂、洗浄および加温は、一旦シリンダブロック１０１からダミーヘッド１０を取り外して行い、その後に再度シリンダブロック１０１にダミーヘッド１０を組み付け固定しても良い。
【００６８】
次いで、めっき処理工程Ｓ６は、めっき前処理液であるエッチング液をシリンダボア１０２に流通しつつシリンダボア１０２に挿入した電極とシリンダブロック１０１との間を通電し、シリンダボア内周面１０３をエッチングする。シリンダボア内周面１０３は、エッチングによってシリンダブロック１０１素材中の共晶シリコンが表面に突出すると同時に微細な凹凸を形成し、めっき皮膜の密着性が高まる。なお、このとき、ダミーヘッド１０の貫通孔１２は、カラー１３に覆われているのでめっき前処理液に触れることがなく、エッチングされない。
【００６９】
次いで、めっき処理工程Ｓ６は、硫酸ニッケルを含むめっき処理液３６をシリンダボア１０２に流通しつつシリンダボア１０２に挿入した電極とシリンダブロック１０１との間を通電し、シリンダボア内周面１０３をめっき処理する。このときも、ダミーヘッド１０の貫通孔１２は、カラー１３に覆われているのでめっき処理液３６に触れることがなく、めっき処理されない。また、カラー１３は、めっき処理液３６に対し、シリンダボア内周面１０３の開口端近傍で循環流Ａ（実線矢Ａ）を発生し、「花咲き」の発生を抑制する。シリンダブロック１０１は、めっき処理後に洗浄される。
【００７０】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、本組立状態を再現性良く模擬してシリンダボア内周面１０３の変形を保ったままめっき処理を施すことができる。このことは、中ぐり工程Ｓ４より後にダミーヘッド組付工程Ｓ３を組み付け固定してからめっき処理工程Ｓ６を行う場合、すなわちめっき処理工程Ｓ６の直前にシリンダボア内周面１０３を変形する場合に比べると、図７から図９に示すシリンダボア内周面１０３の変形量の分、ホーニング工程Ｓ８におけるめっき皮膜の研磨しろの低減およびめっき皮膜の薄膜化を可能とし、加工時間の短縮、めっき処理液３６などの材料の使用量低減、ホーニング砥石の損耗量の減少を可能にし、生産性の向上、費用低減に寄与できる。
【００７１】
次いで、本加工方法は、ホーニング工程Ｓ８において、シリンダボア１０２の断面形状が略真円形状になるようめっき皮膜を有するシリンダボア内周面１０３をホーニングする。ホーニング工程Ｓ８は、凹凸の有るめっき皮膜表面を、所定の内径寸法と表面粗さになるよう平滑にする。
【００７２】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、本組立状態を模擬するダミーヘッド１０を組み付け固定した状態でめっき処理工程Ｓ６を行うことによって、めっき皮膜の薄膜化を達成できるので、ホーニング工程Ｓ８における研磨量を低減し、労力、費用も抑制できる。さらに、本加工方法は、カラー１３によって「花咲き」の発生を抑制できるので、「花咲き」を除去するための研磨作業を廃止することができ、生産性を大幅に向上できる。
【００７３】
本加工方法は、ホーニング工程Ｓ８の後、ダミーヘッド取外工程Ｓ９においてシリンダブロック１０１からダミーヘッド１０を取り外し、仕上げフライス加工工程Ｓ１０において合わせ面１０５を仕上げて完了する。
【００７４】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、シリンダブロック１０１にシリンダヘッドを組み付けるための規定締付力をボルト１１に模擬的に負荷してシリンダブロック１０１にダミーヘッド１０を組み付け固定することが可能であり、本組立状態におけるシリンダボア内周面１０３の変形状態を再現性良く模擬できる。しかも、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、ダミーヘッド１０をシリンダブロック１０１に組み付け固定した状態のまま中ぐり（中ぐり工程Ｓ４）、めっき皮膜の形成（めっき処理工程Ｓ６）、めっき皮膜のホーニング（ホーニング工程Ｓ８）を施すことができる。これらによって、シリンダボア１０２は、本組立状態においてシリンダボア内周面１０３の真円度が向上する。また、シリンダボア１０２は、めっき皮膜の膜厚分布が均一になることで局所的にめっき皮膜が薄くなることに起因する皮膜剥離の危険性を低減し、シリンダボア内周面１０３の冷却効率の均一化を図ることができる。
【００７５】
また、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、本組立状態を模擬してめっき皮膜を形成することによって、中ぐり工程Ｓ４より後にダミーヘッド組付工程Ｓ３を組み付け固定してからめっき処理工程Ｓ６を行う場合、すなわちめっき処理工程Ｓ６の直前にシリンダボア内周面１０３を変形する場合に比べると、ホーニング工程Ｓ８におけるめっき皮膜の研磨しろを低減し、めっき皮膜の薄膜化を可能とし、未研磨のままの素地を残す所謂「黒皮残り」を抑制して生産性を向上し、費用低減にも寄与できる。
【００７６】
さらに、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、本組立状態を模擬してめっき皮膜を形成することによって、本組立状態においてめっき皮膜に生じる応力を極めて小さくし、めっき皮膜に応力の不均一な分布が生じる虞を排除することが可能となり、めっき皮膜の耐久性の向上にも寄与できる。
【００７７】
したがって、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、シリンダボア内周面１０３にめっき皮膜を有するシリンダブロック１０１であっても、シリンダヘッドを組み付け固定した状態におけるシリンダボア内周面１０３の真円度を向上できる。
【符号の説明】
【００７８】
１０ ダミーヘッド
１０ａ 上板
１０ｂ 中間板
１０ｃ 下板
１１ ボルト
１１ａ ボルトヘッド
１２ 貫通孔
１２ｂ ザグリ部
１３ カラー
１３ａ 開口
１３ｂ 内周面
１５ 鍔部
１６ 絞り部
１７ 第一カラー部材
１８ 第二カラー部材
１９ 斜面
３１ バイト
３２ 電極
３３ ホーニングヘッド
３５ めっき処理液流路
３６ めっき処理液
１０１ シリンダブロック
１０２ シリンダボア
１０２ａ 開口
１０３ シリンダボア内周面
１０５、１０６ 合わせ面
１０７ ボルト穴
１０８ ウォータージャケット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックのシリンダボア内周面の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロック内にシリンダボアを仕切るシリンダボア内周面は、その真円度を高めるために、環状に位置するホーニング砥石を備えるホーニング加工装置を用いるホーニングが施される。
【０００３】
ところで、シリンダブロックは、シリンダボアを塞いで燃焼室を形成するシリンダヘッドをボルトで固定するためのボルト穴を備える。シリンダブロックは、シリンダヘッドをボルトで組み付け固定すると、ボルトの締付力によって局所的に変形してしまう。
【０００４】
シリンダヘッドをボルトで組み付け固定することによるシリンダブロックの局所的な変形は、シリンダボア内周面の形状に影響し、その真円度を低下してしまう虞がある。具体的には、シリンダヘッドを組み付けるより前にホーニングを施してシリンダボア内周面の真円度を高め、ホーニングの後にシリンダヘッドをボルトで組み付け固定してしまうとシリンダボア内周面が変形し、真円度が低下する。
【０００５】
そこで、シリンダブロックにホーニングを施すよりも前に、シリンダヘッドを模擬する治具であるダミーヘッドをシリンダブロックにボルトで組み付け固定し、あらかじめ変形を生じるシリンダボア内周面にホーニングを施すシリンダボア内周面の加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１９９３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
シリンダブロックは、シリンダボア内周面の耐摩耗性を向上するなどのため、シリンダボア内周面にめっき処理を施して形成するめっき皮膜を有する場合がある。なお、以下、シリンダボア内周面にめっき皮膜を有するシリンダブロックを「めっきシリンダ」と呼ぶ。めっきシリンダは、シリンダボア内周面の真円度を高めるために、シリンダボア内周面にめっき皮膜を形成した後、ホーニングを行う必要がある。
【０００８】
ここで、めっきシリンダに従来のシリンダボア内周面の加工方法を適用する場合、先ず、シリンダボア内周面にめっき皮膜を形成し、次に、めっきシリンダにダミーヘッドをボルトで組み付け固定した後、あらかじめ変形を生じるシリンダボア内周面としてのめっき皮膜にホーニングを施すことになる。
【０００９】
しかしながら、めっきシリンダに従来のシリンダボア内周面の加工方法を適用すると、ダミーヘッドを組み付け固定することによるシリンダボア内周面の変形量を予め考慮してめっき皮膜の膜厚を厚くする必要を生じる。これは、シリンダボア内周面が変形することによってその真円度が低下し、シリンダの中心線から遠ざかった部分を研磨するためにシリンダの中心線に近づいた部分をより深く研磨する必要が生じるためである。翻ると、めっき皮膜の膜厚が薄ければ、シリンダの中心線から遠ざかった部分においてめっき皮膜の結晶粒の凹み部分までホーニングを行えず、未研磨のままの素地を残す所謂「黒皮残り」という不良を生じてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、シリンダボア内周面にめっき皮膜を有するシリンダブロックであっても、シリンダヘッドを組み付け固定した状態におけるシリンダボア内周面の真円度を向上可能なシリンダボア内周面の加工方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するため本発明に係るシリンダボア内周面の加工方法は、シリンダボアを仕切るシリンダボア内周面を有するシリンダブロックを準備し、シリンダヘッドを模擬するダミーヘッドを前記シリンダブロックに組み付け、前記シリンダブロックに前記ダミーヘッドを組み付けたまま前記シリンダボア内周面の中ぐりを施し、中ぐり後の前記シリンダボア内周面にめっき処理を施してめっき皮膜を形成し、前記シリンダボアの断面形状が略真円形状になるよう前記めっき皮膜を有する前記シリンダボア内周面にホーニングを施し、ホーニング後の前記シリンダブロックから前記ダミーヘッドを取り外すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シリンダボア内周面にめっき皮膜を有するシリンダブロックであっても、シリンダヘッドを組み付け固定した状態におけるシリンダボア内周面の真円度を向上可能なシリンダボア内周面の加工方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法を示したフローチャート。
【図２】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法を適用するシリンダブロックの一例を示した断面図。
【図３】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックとともに示した斜視図。
【図４】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックとともに示した斜視断面図。
【図５】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドの貫通孔を示した斜視図。
【図６】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドの貫通孔を示した斜視図。
【図７】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドの貫通孔を示した斜視図。
【図８】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するカラーを示した斜視図。
【図９】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するカラーの周囲のめっき処理液の流れの様子を示した図。
【図１０】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後のシリンダボアの変形量を示した表。
【図１１】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後のシリンダボアの変形量を示した図。
【図１２】本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後のシリンダボアの変形量を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るシリンダボア内周面の加工方法の実施の形態について、図１から図１２を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法を示したフローチャートである。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、素材準備工程Ｓ１と、フライス加工工程Ｓ２と、ダミーヘッド組付工程Ｓ３と、中ぐり工程Ｓ４と、カラー装着工程Ｓ５と、めっき処理工程Ｓ６と、カラー離脱工程Ｓ７と、ホーニング工程Ｓ８と、ダミーヘッド取外工程Ｓ９と、仕上げフライス加工工程Ｓ１０と、を備える。
【００１７】
素材準備工程Ｓ１は、シリンダボアを仕切るシリンダボア内周面を有するシリンダブロックを準備する工程である。
【００１８】
フライス加工工程Ｓ２は、シリンダブロックのシリンダヘッド側合わせ面を平面に切削または研削する工程である。
【００１９】
ダミーヘッド組付工程Ｓ３は、シリンダヘッドを模擬するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付ける工程である。
【００２０】
中ぐり工程Ｓ４は、シリンダブロックにダミーヘッドを組み付けたままシリンダボア内周面の中ぐりを施す工程である。
【００２１】
めっき処理工程Ｓ６は、中ぐり後のシリンダボア内周面にめっき処理を施してめっき皮膜を形成する工程である。めっき処理工程Ｓ６は、めっき前処理工程として脱脂・加温工程および電解エッチング工程を含む。
【００２２】
ホーニング工程Ｓ８は、シリンダボアの断面形状が略真円形状になるようめっき皮膜を有するシリンダボア内周面にホーニングを施す工程である。
【００２３】
ダミーヘッド取外工程Ｓ９は、ホーニング後のシリンダブロックからダミーヘッドを取り外す工程である。
【００２４】
仕上げフライス加工工程Ｓ１０は、シリンダブロックのシリンダヘッド側合わせ面を平面に仕上げ加工する工程である。
【００２５】
ここで先ず、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法を適用するシリンダブロックについて説明する。
【００２６】
図２は、図３のＩＩ−ＩＩにおいて、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法を適用するシリンダブロックの一例を示した断面図である。
【００２７】
図２に示すように、シリンダブロック１０１は、例えば鋳造用のアルミニウム合金（ＪＩＳ Ｈ ５２０２ ：ＡＣ４Ｂ、ＡＣ４Ｃ、ＪＩＳ Ｈ ５３０２：ＡＤＣ１０、ＡＤＣ１２）を素材とする鋳造品であり、並列多気筒エンジン等の内燃機関（図示省略）を構成する部材の一部である。シリンダブロック１０１は、中空なシリンダボア１０２を仕切る円筒形状のシリンダボア内周面１０３と、シリンダヘッド（図示省略）との合わせ面１０５と、クランクケース（図示省略）との合わせ面１０６と、を有する。
【００２８】
また、シリンダブロック１０１は、シリンダボア１０２の近傍にシリンダヘッドを締結するボルト穴１０７およびウォータージャケット１０８を備える。
【００２９】
シリンダボア１０２は、シリンダボア内周面１０３に対して素材の状態（素材準備工程Ｓ１）から、中ぐり（中ぐり工程Ｓ４）、めっき処理によるめっき皮膜の形成（めっき処理工程Ｓ６）、めっき皮膜のホーニング（ホーニング工程Ｓ８）を順次に経て完成する。
【００３０】
シリンダヘッドとの合わせ面１０５は、フライス盤（図示省略）を用いる切削または研削を経て平面に仕上がる。
【００３１】
次に、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドについて説明する。
【００３２】
図３は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックとともに示した斜視図である。
【００３３】
図４は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックとともに示した斜視断面図である。
【００３４】
図３および図４に示すように、ダミーヘッド１０は、シリンダヘッドを模擬するものでありシリンダヘッドと同等以上の剛性を有する。ダミーヘッド１０は、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５に接し、ボルト１１でシリンダブロック１０１に組み付く。ボルト１１をボルト穴１０７に締結してシリンダブロック１０１にダミーヘッド１０を組み付け固定すると、シリンダブロック１０１は、ボルト１１の締付力によって局所的に変形してしまう。これによって、ダミーヘッド１０に近く、ボルト１１の締結位置にも近いシリンダボア内周面１０３も変形してしまう。
【００３５】
また、ダミーヘッド１０は、三層構造を有し、例えば、アルミニウム合金製の中間板１０ｂをステンレス鋼製の上板１０ａと下板１０ｃとで挟み込む。下板１０ｃはシリンダブロック１０１の合わせ面１０５に接し、上板１０ａはボルト１１のボルトヘッド１１ａを受ける。
【００３６】
ダミーヘッド１０は、ステンレス鋼製の上板１０ａによってボルトヘッド１１ａを受ける座面の摩耗を抑制することができる。また、ダミーヘッド１０は、ステンレス鋼製の下板１０ｃによって合わせ面１０５と下板１０ｃとの間に挟み込むガスケット（図示省略）の座面の摩耗を抑制することができる。さらに、ダミーヘッド１０は、上板１０ａ、下板１０ｃが長期間の使用にともなうなどして損耗した場合、上板１０ａ、下板１０ｃのみを交換し中間板１０ｂを継続して使用できるので保守費用を低減できる。なお、ダミーヘッド１０の構造は、本実施形態の限りではない。
【００３７】
さらに、ダミーヘッド１０は、貫通孔１２を有する。貫通孔１２は、上板１０ａ、中間板１０ｂおよび下板１０ｃを貫く。ダミーヘッド１０は、貫通孔１２に嵌る環状のカラー１３を備える。カラー１３は、貫通孔１２に対して着脱できる。
【００３８】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、シリンダブロック１０１にシリンダヘッドを組み付けるための規定締付力をボルト１１に模擬的に負荷してシリンダブロック１０１にダミーヘッド１０を組み付け固定することが可能であり、ボルト１１の締結力をシリンダブロック１０１、ひいてはシリンダボア内周面１０３に効率よく伝え、シリンダブロック１０１にシリンダヘッドを組み付けた状態（以下、「本組立状態」と呼ぶ。）におけるシリンダボア内周面１０３の変形状態を再現性良く模擬する。
【００３９】
図５から図７は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドの貫通孔を示した斜視図である。
【００４０】
図５から図７に示すように、ダミーヘッド１０の貫通孔１２は、シリンダボア内周面１０３よりも大きく開口する。
【００４１】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、貫通孔１２によってシリンダブロック１０１にダミーヘッド１０を装着したままシリンダボア内周面１０３に対して素材の状態（素材準備工程Ｓ１）から中ぐり（中ぐり工程Ｓ４）、めっき処理によるめっき皮膜の形成（めっき処理工程Ｓ６）、めっき皮膜のホーニング（ホーニング工程Ｓ８）を施すことができる。
【００４２】
具体的には、図５に示すように、中ぐり工程Ｓ４において、中ぐり盤（図示省略）は、ダミーヘッド１０の貫通孔１２からバイト３１をシリンダボア１０２内に送り込んでシリンダボア内周面１０３に中ぐりを施す。
【００４３】
また、図６に示すように、めっき処理工程Ｓ６において、めっき処理装置（図示省略）は、ダミーヘッド１０の貫通孔１２からシリンダボア内周面１０３よりも小径な電極３２をシリンダボア１０２内に送り込み、シリンダボア１０２のクランクケース側を治具で塞ぎ、電極３２とシリンダボア内周面１０３との隙間にめっき処理液を流通してシリンダボア内周面１０３にめっき皮膜を形成する。
【００４４】
さらに、図７に示すように、ホーニング工程Ｓ８において、ホーニング加工装置（図示省略）は、ダミーヘッド１０の貫通孔１２から砥石を環状に配置したホーニングヘッド３３をシリンダボア１０２内に送り込んでシリンダボア内周面１０３にホーニングを施す。
【００４５】
図８は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するカラーを示した斜視図である。
【００４６】
図８に示すように、ダミーヘッド１０のカラー１３は、シリンダボア内周面１０３よりも小径な開口１３ａを有し、かつ貫通孔１２に嵌るとともにシリンダボア１０２の開口１０２ａ縁全周に接する。カラー１３は樹脂材料の成形品であり、中心軸線方向に一体であっても良いし、分割可能であっても良い。カラー１３は、めっき処理工程Ｓ６において使用する治具であり、めっき処理工程Ｓ６前にカラー装着工程Ｓ５でダミーヘッド１０の貫通孔１２に嵌められ、めっき処理工程Ｓ６後にカラー離脱工程Ｓ７でダミーヘッド１０の貫通孔１２から取り外される。カラー１３の内周面１３ｂは、めっき処理工程Ｓ６においてめっき処理液を流通する流路を仕切る。
【００４７】
また、カラー１３は、めっき処理工程Ｓ６において、めっき処理液やめっき前処理液（めっき処理前にシリンダボア内周面１０３をエッチングするための処理液）からダミーヘッド１０の貫通孔１２を保護する。具体的には、ダミーヘッド１０はアルミニウム合金製およびステンレス鋼製であるとともにシリンダブロック１０１に接することから常にシリンダブロック１０１と同電位になってしまうため、カラー１３はめっき前処理液によるエッチングやめっき処理液によるめっき皮膜の形成からダミーヘッド１０、特に貫通孔１２の内周面を保護する。
【００４８】
ここで、貫通孔１２は、シリンダブロック１０１に接する下板１０ｃの開口径が最も小さく、中間板１０ｂから上板１０ａの開口端近傍に達する位置まで略一様な開口径を有し、開口径の最も大きいザグリ部１２ｂを上板１０ａに有する。
【００４９】
カラー１３は、貫通孔１２の内周面に対応する外周形状と、ザグリ部１２ｂに座する鍔部１５と、を有する一方、内径の縮径する絞り部１６をシリンダボア１０２側の内周に有する。カラー１３は、絞り部１６を有する第一カラー部材１７と、鍔部１５を有する第二カラー部材１８と、を備える。カラー１３は、先ず、貫通孔１２に第一カラー部材１７を嵌め込み、次いで貫通孔１２に第二カラー部材１８を嵌め込んだ後、めっき処理装置によって上板１０ａとともに鍔部１５を押さえ付けることで固定する。
【００５０】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、中ぐり工程Ｓ４およびホーニング工程Ｓ８において不要になるカラー１３の着脱を容易に行うことが可能であり、シリンダボア内周面１０３に対する中ぐり（中ぐり工程Ｓ４）、めっき処理（めっき処理工程Ｓ６）、ホーニング（ホーニング工程Ｓ８）を連続的かつ円滑に進行することができる。
【００５１】
図９は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するカラーの周囲のめっき処理液の流れの様子を示した図である。
【００５２】
図９に示すように、カラー１３は、シリンダボア内周面１０３よりも小径な開口を有し、シリンダボア内周面１０３またはカラー１３と電極３２との隙間でありめっき処理液が流通するめっき処理液流路３５の流路断面積を絞る。具体的には、カラー１３の絞り部１６は、シリンダボア内周面１０３を基準に処理液流路３５側へ距離Ｄ（約０．５ｍｍから約３ｍｍ）突出して処理液流路３５の流路断面積を絞る。
【００５３】
また、カラー１３は、シリンダボア１０２側に斜面１９を有する。斜面１９は、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５と平行な面に対して６０°以下の角度θで傾斜し、さらに好ましくは約０°から約４５°の角度（０°は含まない。）で傾斜する。
【００５４】
カラー１３は、処理液流路３５をシリンダブロック１０１側からダミーヘッド１０側へ流動（実線矢Ｆ）するめっき処理液３６に対し、シリンダボア内周面１０３の開口端近傍で循環流Ａ（実線矢Ａ）を発生する。循環流Ａは、新たなめっき処理液３６が流れ込むことによるニッケルイオンの供給を抑制し、ひいては当該部分におけるめっき処理液３６のニッケルイオン濃度を低下する。
【００５５】
ここで、シリンダボア内周面１０３の開口端に十分なニッケルイオンの供給があり、当該部分の電流密度が高くなるとめっき皮膜が局部的に肥大化する、いわゆる「花咲き」と呼ばれるめっき不良が発生する。そこで、カラー１３は、シリンダボア内周面１０３の開口端付近のニッケルイオン濃度を低下することによって、仮に当該部分の電流密度が高くなっても「花咲き」の発生を抑制する。
【００５６】
次に、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法の具体例を説明する。
【００５７】
先ず、本加工方法は、素材準備工程Ｓ１において、ダイカスト製のシリンダブロック１０１を準備する。
【００５８】
次いで、本加工方法は、フライス加工工程Ｓ２において、シリンダブロック１０１の合わせ面１０５をフライス盤で平面に切削または研削する。
【００５９】
次いで、本加工方法は、ダミーヘッド組付工程Ｓ３において、ダミーヘッド１０をシリンダブロック１０１に組み付ける。このとき、ボルト１１の締結力は、本組立状態における規定締付力に達し、本組立状態を模擬してシリンダボア内周面１０３を再現性良く変形する。
【００６０】
図１０は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後のシリンダボアの変形量を示した表である。
【００６１】
図１１および図１２は、本発明の実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法で使用するダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後のシリンダボアの変形量を示した図である。
【００６２】
図１０から図１２は、並列３気筒エンジンに適用するシリンダブロック１０１について、ダミーヘッドをシリンダブロックに組み付け固定する前後について、それぞれのシリンダボア１０２の変形状況を纏めたものである。なお、図１０から図１２の「＃１から＃３」はそれぞれ個別のシリンダボア１０２を識別する番号であり、「Ｘ−Ｘ」は３つのシリンダボア１０２が並列に並ぶ方向に関し、「Ｙ−Ｙ」は「Ｘ−Ｘ」に直交する方向に関する。
【００６３】
図１０から図１２に示すように、シリンダボア１０２は、ダミーヘッド１０をシリンダブロック１０１に組み付ける前後で変形し、最大１７μｍの変形が起きている。この変形量は、めっき皮膜の厚さ（数十μｍから百数十μｍ程度）に対して無視できるものではなく、従来のシリンダボア内周面の加工方法によれば、ホーニングによってめっき皮膜（一般に、厚さ数十μｍから百数十μｍ程度）を余分に研磨する必要を生じ、部分的にめっき皮膜の極めて薄い部分を生じる。
【００６４】
これに対して、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、本組立状態を再現性良く模擬してシリンダボア内周面１０３の変形を保ったまま中ぐり（中ぐり工程Ｓ４）、めっき処理によるめっき皮膜の形成（めっき処理工程Ｓ６）、めっき皮膜のホーニング（ホーニング工程Ｓ８）を施す。
【００６５】
すなわち、本加工方法は、中ぐり工程Ｓ４において、シリンダボア１０２を実際の組立状態に対して再現性良く変形した状態を保ったままシリンダボア内周面１０３を中ぐりする。このとき、シリンダボア内周面１０３は、本組立状態における応力状態を保つ。
【００６６】
次いで、本加工方法は、めっき処理工程Ｓ６において、シリンダボア内周面１０３にめっき処理を施してめっき皮膜を形成する。めっき皮膜は、例えば、Ｎｉ−Ｐ−ＳｉＣ複合めっきで形成する。
【００６７】
めっき処理工程Ｓ６は、先ず、シリンダブロック１０１をめっき処理装置に載置し、シリンダボア１０２に脱脂剤の水溶液を流通しつつ超音波洗浄を行い、中ぐり工程Ｓ４時に付着した切削油などの汚れやほこりを除去する。次に、めっき処理工程Ｓ６は、シリンダボア１０２に水を流通して脱脂剤を洗浄する。洗浄後、めっき処理工程Ｓ６は、シリンダボア１０２に温水を流通してシリンダブロック１０１を予備的に加温する。めっき処理工程Ｓ６は、シリンダブロック１０１の予備加温によってシリンダボア内周面１０３を均一に温め、電解エッチング工程における処理時間の短縮や、エッチングの均一化を図る。なお、シリンダボア１０２の脱脂、洗浄および加温は、一旦シリンダブロック１０１からダミーヘッド１０を取り外して行い、その後に再度シリンダブロック１０１にダミーヘッド１０を組み付け固定しても良い。
【００６８】
次いで、めっき処理工程Ｓ６は、めっき前処理液であるエッチング液をシリンダボア１０２に流通しつつシリンダボア１０２に挿入した電極とシリンダブロック１０１との間を通電し、シリンダボア内周面１０３をエッチングする。シリンダボア内周面１０３は、エッチングによってシリンダブロック１０１素材中の共晶シリコンが表面に突出すると同時に微細な凹凸を形成し、めっき皮膜の密着性が高まる。なお、このとき、ダミーヘッド１０の貫通孔１２は、カラー１３に覆われているのでめっき前処理液に触れることがなく、エッチングされない。
【００６９】
次いで、めっき処理工程Ｓ６は、硫酸ニッケルを含むめっき処理液３６をシリンダボア１０２に流通しつつシリンダボア１０２に挿入した電極とシリンダブロック１０１との間を通電し、シリンダボア内周面１０３をめっき処理する。このときも、ダミーヘッド１０の貫通孔１２は、カラー１３に覆われているのでめっき処理液３６に触れることがなく、めっき処理されない。また、カラー１３は、めっき処理液３６に対し、シリンダボア内周面１０３の開口端近傍で循環流Ａ（実線矢Ａ）を発生し、「花咲き」の発生を抑制する。シリンダブロック１０１は、めっき処理後に洗浄される。
【００７０】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、本組立状態を再現性良く模擬してシリンダボア内周面１０３の変形を保ったままめっき処理を施すことができる。このことは、中ぐり工程Ｓ４より後にダミーヘッド組付工程Ｓ３を組み付け固定してからめっき処理工程Ｓ６を行う場合、すなわちめっき処理工程Ｓ６の直前にシリンダボア内周面１０３を変形する場合に比べると、図７から図９に示すシリンダボア内周面１０３の変形量の分、ホーニング工程Ｓ８におけるめっき皮膜の研磨しろの低減およびめっき皮膜の薄膜化を可能とし、加工時間の短縮、めっき処理液３６などの材料の使用量低減、ホーニング砥石の損耗量の減少を可能にし、生産性の向上、費用低減に寄与できる。
【００７１】
次いで、本加工方法は、ホーニング工程Ｓ８において、シリンダボア１０２の断面形状が略真円形状になるようめっき皮膜を有するシリンダボア内周面１０３をホーニングする。ホーニング工程Ｓ８は、凹凸の有るめっき皮膜表面を、所定の内径寸法と表面粗さになるよう平滑にする。
【００７２】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、本組立状態を模擬するダミーヘッド１０を組み付け固定した状態でめっき処理工程Ｓ６を行うことによって、めっき皮膜の薄膜化を達成できるので、ホーニング工程Ｓ８における研磨量を低減し、労力、費用も抑制できる。さらに、本加工方法は、カラー１３によって「花咲き」の発生を抑制できるので、「花咲き」を除去するための研磨作業を廃止することができ、生産性を大幅に向上できる。
【００７３】
本加工方法は、ホーニング工程Ｓ８の後、ダミーヘッド取外工程Ｓ９においてシリンダブロック１０１からダミーヘッド１０を取り外し、仕上げフライス加工工程Ｓ１０において合わせ面１０５を仕上げて完了する。
【００７４】
本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、シリンダブロック１０１にシリンダヘッドを組み付けるための規定締付力をボルト１１に模擬的に負荷してシリンダブロック１０１にダミーヘッド１０を組み付け固定することが可能であり、本組立状態におけるシリンダボア内周面１０３の変形状態を再現性良く模擬できる。しかも、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、ダミーヘッド１０をシリンダブロック１０１に組み付け固定した状態のまま中ぐり（中ぐり工程Ｓ４）、めっき皮膜の形成（めっき処理工程Ｓ６）、めっき皮膜のホーニング（ホーニング工程Ｓ８）を施すことができる。これらによって、シリンダボア１０２は、本組立状態においてシリンダボア内周面１０３の真円度が向上する。また、シリンダボア１０２は、めっき皮膜の膜厚分布が均一になることで局所的にめっき皮膜が薄くなることに起因する皮膜剥離の危険性を低減し、シリンダボア内周面１０３の冷却効率の均一化を図ることができる。
【００７５】
また、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、本組立状態を模擬してめっき皮膜を形成することによって、中ぐり工程Ｓ４より後にダミーヘッド組付工程Ｓ３を組み付け固定してからめっき処理工程Ｓ６を行う場合、すなわちめっき処理工程Ｓ６の直前にシリンダボア内周面１０３を変形する場合に比べると、ホーニング工程Ｓ８におけるめっき皮膜の研磨しろを低減し、めっき皮膜の薄膜化を可能とし、未研磨のままの素地を残す所謂「黒皮残り」を抑制して生産性を向上し、費用低減にも寄与できる。
【００７６】
さらに、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、本組立状態を模擬してめっき皮膜を形成することによって、本組立状態においてめっき皮膜に生じる応力を極めて小さくし、めっき皮膜に応力の不均一な分布が生じる虞を排除することが可能となり、めっき皮膜の耐久性の向上にも寄与できる。
【００７７】
したがって、本実施形態に係るシリンダボア内周面の加工方法は、シリンダボア内周面１０３にめっき皮膜を有するシリンダブロック１０１であっても、シリンダヘッドを組み付け固定した状態におけるシリンダボア内周面１０３の真円度を向上できる。
【符号の説明】
【００７８】
１０ ダミーヘッド
１０ａ 上板
１０ｂ 中間板
１０ｃ 下板
１１ ボルト
１１ａ ボルトヘッド
１２ 貫通孔
１２ｂ ザグリ部
１３ カラー
１３ａ 開口
１３ｂ 内周面
１５ 鍔部
１６ 絞り部
１７ 第一カラー部材
１８ 第二カラー部材
１９ 斜面
３１ バイト
３２ 電極
３３ ホーニングヘッド
３５ めっき処理液流路
３６ めっき処理液
１０１ シリンダブロック
１０２ シリンダボア
１０２ａ 開口
１０３ シリンダボア内周面
１０５、１０６ 合わせ面
１０７ ボルト穴
１０８ ウォータージャケット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアを仕切るシリンダボア内周面を有するシリンダブロックを準備し、
シリンダヘッドを模擬するダミーヘッドを前記シリンダブロックに組み付け、
前記シリンダブロックに前記ダミーヘッドを組み付けたまま前記シリンダボア内周面の中ぐりを施し、
中ぐり後の前記シリンダボア内周面にめっき処理を施してめっき皮膜を形成し、
前記シリンダボアの断面形状が略真円形状になるよう前記めっき皮膜を有する前記シリンダボア内周面にホーニングを施し、
ホーニング後の前記シリンダブロックから前記ダミーヘッドを取り外すことを特徴とするシリンダボア内周面の加工方法。
【請求項２】
前記ダミーヘッドは、前記シリンダボア内周面よりも大きく開口する貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載のシリンダボア内周面の加工方法。
【請求項３】
前記ダミーヘッドは、前記シリンダボア内周面よりも小径な開口を有し、かつ前記貫通孔に嵌るとともに前記シリンダボアの開口縁全周に接して前記めっき処理液の流路断面積を絞る環状のカラーを備えることを特徴とする請求項２に記載のシリンダボア内周面の加工方法。
【請求項１】
シリンダボアを仕切るシリンダボア内周面を有するシリンダブロックを準備し、
シリンダヘッドを模擬するダミーヘッドを前記シリンダブロックに組み付け、
前記シリンダブロックに前記ダミーヘッドを組み付けたまま前記シリンダボア内周面の中ぐりを施し、
中ぐり後の前記シリンダボア内周面にめっき処理を施してめっき皮膜を形成し、
前記シリンダボアの断面形状が略真円形状になるよう前記めっき皮膜を有する前記シリンダボア内周面にホーニングを施し、
ホーニング後の前記シリンダブロックから前記ダミーヘッドを取り外すことを特徴とするシリンダボア内周面の加工方法。
【請求項２】
前記ダミーヘッドは、前記シリンダボア内周面よりも大きく開口する貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載のシリンダボア内周面の加工方法。
【請求項３】
前記ダミーヘッドは、前記シリンダボア内周面よりも小径な開口を有し、かつ前記貫通孔に嵌るとともに前記シリンダボアの開口縁全周に接して前記めっき処理液の流路断面積を絞る環状のカラーを備えることを特徴とする請求項２に記載のシリンダボア内周面の加工方法。
【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２０１２−１５７９２２（Ｐ２０１２−１５７９２２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５９５（Ｐ２０１１−１８５９５）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００２０８２）スズキ株式会社 (3,196)
【Ｆターム（参考）】
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