气缸体的制造方法和气缸体

摘要

在包括多个缸孔的气缸体的制造方法中，利用夹持装置保持上述气缸体，由于上述夹持装置的保持力而在上述气缸体中产生应力，再现轴承盖安装之后的上述多个缸孔的变形，在产生了上述应力的状态下，对变形后的上述多个缸孔分别进行镗孔加工，在产生了上述应力的状态下，在上述镗孔加工之后的上述多个缸孔的各内表面形成喷镀膜。采用上述气缸体的制造方法，形成有喷镀膜的缸孔的轴承盖安装之后的圆柱度较佳，能够抑制缸孔(喷镀膜)内表面的精加工(镗孔加工)的作业性的恶化。

说明书

技术领域

本发明涉及在缸孔内表面形成有喷镀膜的气缸体和其制造方法。

背景技术

从提高内燃机的输出、提高燃烧消耗率、提高排气性能、小型化或者轻 量化这样的方面考虑，期望废除应用于铝气缸体的缸孔的气缸套。作为替代 气缸套的技术之一，公知有在铝缸孔内表面利用铁系材料形成喷镀膜 [thermally sprayed coating]的技术(例如参照下述专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－291336号公报

发明内容

在使用螺栓将轴承盖安装于在缸孔内表面形成有喷镀膜的气缸体时，由 于因紧固而产生的应力引起缸孔变形。由该缸孔的变形导致缸孔的圆柱度 [cylindricity]恶化。

圆柱度恶化了的、形成有喷镀膜的缸孔的内表面并不是正圆柱形状 [precise circular cylindrical shape]，而是变形为椭圆柱形状[ellipsoidal  cylindrical shape]或者长圆柱形状[elongate circular cylindrical shape]。因而， 在对圆柱度恶化了的、形成有喷镀膜的缸孔进行精加工(珩磨加工)时，需 要将缸孔修整为正圆柱形状，因此作业性恶化。

本发明的目的在于，抑制在安装轴承盖之后进行的、形成有喷镀膜的缸 孔内表面的精加工的作业性的恶化。

本发明的第1特征在于，提供一种气缸体的制造方法，该气缸体包括多 个缸孔，其中，利用夹持装置保持上述气缸体，由于上述夹持装置的保持力 而在上述气缸体中产生应力，再现轴承盖安装之后的上述多个缸孔的变形， 在产生了上述应力的状态下，对变形后的上述多个缸孔分别进行镗孔加工， 在产生了上述应力的状态下，在上述镗孔加工之后的上述多个缸孔的各内表 面形成喷镀膜。

本发明的第2特征在于，提供一种气缸体，该气缸体包括多个缸孔，其 中，在使用夹持装置而在上述气缸体中产生应力并再现了轴承盖安装之后的 上述多个缸孔的变形的状态下分别对上述多个缸孔进行了镗孔加工之后，在 上述镗孔加工之后的上述多个缸孔的各内表面形成有喷镀膜。

附图说明

图1是表示在第1实施方式的气缸体上安装有轴承盖的状态的剖视图。

图2的(a)表示缸孔的变形，是从图1中的箭头A看到的概略图，图2的 (b)表示缸孔的变形，是从图1中的箭头B看到的概略图。

图3是第1实施方式的气缸体的制造工序图。

图4是表示图3所示的制造工序图中的喷镀工序的作业内容的流程图。

图5是表示使用夹持装置而使缸孔产生了安装轴承盖时的变形的状态的 剖视图。

图6是表示缸孔的镗孔加工的剖视图。

图7是表示缸孔的喷镀加工的剖视图。

图8是表示与图4的作业内容相对应的缸孔形状的概略图。

图9是第2实施方式的气缸体的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明实施方式。

第1实施方式

图1所示的本实施方式的气缸体1应用于汽车用V型发动机。气缸体1为铝 合金制的，在其缸孔3的内表面形成有喷镀膜5。图1表示在通过后述的喷镀 工序在缸孔3的内表面形成有喷镀膜5的气缸体1上安装有轴承盖7和曲轴15 的状态。

通过在缸孔3的内表面形成喷镀膜5，使耐磨损性等特性提高。喷镀膜5 的形成方法是公知的，在使未图示的喷镀枪一边在缸孔3内旋转一边沿轴向 往复移动的同时，从喷镀枪顶端的喷嘴喷出覆膜材料的熔滴，使覆膜材料附 着在缸孔3的内表面。从喷镀枪的外部向喷嘴依次供给成为覆膜材料的铁系 材料的金属线，利用等离子电弧等热源使该金属线熔融而产生熔滴(Plasma  Spray Coating)。

在图1所示的气缸体1的下表面，利用螺栓9紧固有轴承盖7。在轴承盖7 的轴承13和气缸体1的轴承11之间以能够旋转的方式保持有曲轴15的轴颈 17。

在轴承盖7的与气缸体1相反的一侧的下表面安装有油盘(未图示)。在 气缸体1的与轴承盖7相反的一侧的上表面安装有气缸盖(未图示)。

图3表示本实施方式的气缸体1的制造工序[manufacturing processes]。在 铸造工序[cast process]19中铸造气缸体1，之后在喷镀工序[thermal spraying  process]21中在缸孔3的内表面形成有喷镀膜5。接着，在前加工工序[pre-stage  machining process]23中对气缸体1的外侧进行机械加工[machining](切削加工 [cutting]等)，然后，实施漏泄试验[leak test]25。

漏泄试验25是检查自水冷套1a泄漏的冷却水和自曲轴箱1b泄漏的润滑 油等的液体泄漏检查[test for fluid leak]。漏泄试验当前已广为知晓。例如将 水冷套1a的内部、曲轴箱1b的内部密闭并加压，判断在经过预定时间之后它 们的内压是否维持在预定值以上。

之后，经过用于安装轴承盖7的轴承盖组装工序[bearing cap assembling  process]27后，实施对缸孔3进行珩磨加工[honing]等精加工的精加工工序 [finishing work process]29。珩磨加工是精密地研磨缸孔3的内表面的工序，对 上述喷镀膜5进行研磨。利用珩磨加工能够确保缸孔3的高精度的圆柱度。另 外，在珩磨加工中，在气缸体1上也安装有虚设气缸盖。

在上述精加工(珩磨加工)工序29之前的轴承盖组装工序27中利用螺栓 9将轴承盖7紧固于气缸体1时，在气缸体1中产生应力。由该应力引起气缸体 1即缸孔3变形，其圆柱度恶化。具体地讲，如沿着图1中的箭头A看到的概略 图即图2的(a)和沿着图1中的箭头B看到的概略图即图2的(b)所示，缸孔 3的图1中的横向的直径P长于与上述横向正交的方向的直径Q，缸孔3的截面 形状变形为椭圆或者长圆。

这样的变形是由于位于两组缸孔3的中心的横向两侧的螺栓9的紧固使 两组各缸孔3的周边以上述中心为边界如图1中的箭头C所示向侧方倒伏而产 生的。

在对由于上述变形而成为椭圆形状或者长圆形状的缸孔3进行珩磨加工 时，短径部分的区域的研磨量多于长径部分的区域的研磨量。通过更多地研 磨短径部分的区域，使缸孔3的截面形状成为正圆形状。但是，在这种情况 下，需要考虑到短径部分的区域的研磨量而预先将喷镀膜5形成得校厚，需 要大量的覆膜材料。

因此，在本实施方式中，在进行轴承盖组装工序27、精加工(珩磨加工) 工序29之前的喷镀工序21中进行图4所示的作业。即，使用图5所示的夹持装 置(夹持手段)31，有意图地使由于将轴承盖7安装于气缸体1而产生的缸孔 3的变形产生(作业21a)。

在夹持装置31的台座37上设有液压缸(夹持机构)41和用于支承气缸体 1的支承突起39。支承突起39支承气缸体1的轴承11附近的下表面(轴承盖安 装面43)。即，支承突起39从下方(气缸体1的底侧)支承在轴承11附近。各 液压缸41包括自其主体41a铅垂地延伸的能够往复运动的杆41b，在杆41b上 安装有水平地延伸的夹持臂45。

在使夹持臂45的顶端位于气缸体1的侧部的上表面47上的状态下，驱动 液压缸41而使杆41b向下方移动。即，夹持臂45从上方(气缸体1的盖侧)夹 持气缸体1的下部侧缘。因而，气缸体1为了经得住加工(作业21a～21c中的 加工)而利用夹持臂45牢固地保持，并且由于基于夹持臂45的负荷而在气缸 体1中产生应力。由此，将轴承盖7安装于气缸体1时产生如箭头C所示的变形。 此时，如图5所示，将用于测量缸孔3的内径的测量仪30插入到缸孔3的内部， 一边监视缸孔3的变形、一边再现将轴承盖7安装在气缸体1上的状态 [duplicate a condition]。

此时，预先测量未产生应力的状态下的气缸体1中的缸孔3的内径和安装 有轴承盖7的状态下的气缸体1中的缸孔3的内径。根据这些测量结果，在图5 所示的作业21a中监视缸孔3的变形，再现将轴承盖7安装在气缸体1上的状 态。另外，“完美地[perfectly]再现”利用这样的夹持装置31将轴承盖7安装在 气缸体1上的状态实质上是不可能的，这里所说的“再现”是指模拟地 [vicariously]再现将轴承盖7安装在气缸体1上的状态。

此外，图5表示仅测量一个缸孔3的状态，但优选的是在所有的缸孔3中 进行测量并再现将轴承盖7安装在气缸体1上的状态。但是，既可以仅在一个 缸孔3中进行测量，也可以仅在一部分缸孔3中进行测量(在例如V型6缸发动 机中的各组中央缸孔3、即共计两个缸孔3中进行测量)。此外，在一个特定 的缸孔3的变形状态和另一个缸孔3的变形状态之间存在相关，在一个特定的 缸孔3的测量值和所有的缸孔的变形状态之间确保有一致性的情况下，也可 以使用测量仪30仅对一个特定的缸孔3进行测量。

并且，优选的是针对每个气缸体1每次都使用测量仪30进行测量。但是， 在对一个以上气缸体1进行测量，在将轴承盖7安装在气缸体1上的状态和由 于夹持臂45(液压缸41)产生的负荷之间确保有一致性的情况下，也可以不 是针对每个气缸体1每次都使用测量仪30进行测量。

另外，测量仪30既可以是接触式的测量仪，也可以是非接触式的测量仪。 并且，优选的是沿着缸孔3的轴在多处测量其内径(图5中在三处测量)，特 别优选的是重点地测量变形量较多的气缸盖侧。

接着，如图6所示，在有意图地使缸孔3产生了变形的状态下，将缸孔3 的截面形状(因变形而形成的椭圆形状或者长圆形状)机械加工(镗孔加工) 为正圆形状(圆形状)(作业21b)。利用上述机械加工修整缸孔3的圆柱度。 上述机械加工如图6所示，将镗杆33插入到缸孔3内并使其旋转，利用设于镗 杆33的顶端的切削刃35切削缸孔3的内表面。

接着，如图7所示，利用公知的喷镀技术在缸孔3的内表面形成喷镀膜5 (作业21c)。即，在使喷镀枪36一边在缸孔3内旋转一边沿轴向往复移动的 同时，从喷镀枪36顶端的喷嘴38向缸孔3的内表面喷射覆膜材料的熔滴而使 覆膜材料附着。

上述的作业21a～21c的过程中的缸孔3的形状如图8的(a)～图8的(c) 所示。即，利用作业21a，如图8的(a)所示再现将轴承盖7安装在气缸体1 上的状态下的缸孔3的变形。接着，利用作业21b(镗孔加工)切削缸孔3的 内表面，如图8的(b)所示确保上述再现状态下的缸孔3的圆柱度。并且， 利用作业21c(喷镀膜5的形成)，如图8的(c)所示在上述再现状态下的缸 孔3的内表面形成喷镀膜5。

在上述那样的喷镀工序21之后，解除夹持装置31对气缸体1的保持(应 力负荷)，依次进行上述的前加工工序23和漏泄试验25(参照图3)。在前加 工工序23和漏泄试验25中，由于夹持装置31对气缸体1的保持已解除，因此， 也解除了再现的缸孔3的变形。因而，缸孔3成为向与由夹持装置31引起的变 形相反的方向变形的状态。另外，这里的相反的方向是指在与缸孔3的轴线 正交的平面内互相正交的方向。

即，在利用作业21a使缸孔3如图8的(a)所示变形为沿横向延伸的椭圆 形状或者长圆形状的情况下，由夹持装置31引起的变形已被解除的缸孔3(由 于在作业21b中进行镗孔加工，因此)具有如图8的(d)所示的沿与横向正 交的纵向延伸的椭圆形状或者长圆形状。

在漏泄试验25之后，在轴承盖组装工序27中将轴承盖7安装于气缸体1 (缸孔3的形状是图8的(d)所示的形状)。在轴承盖7安装于气缸体1时，在 气缸体1中产生因螺栓9的紧固而产生的应力。其结果，缸孔3再次变形，返 回到图8的(c)所示的状态。

然后，在精加工工序29中对图8的(c)所示的具有圆形形状的缸孔3的 喷镀膜5进行精加工(珩磨加工)。在对喷镀膜5进行珩磨加工时，喷镀膜5的 内表面像图8的(c)那样成为圆形(圆筒)。因此，在珩磨加工时不需要修 整圆柱度的加工，作业效率上升(抑制了作业性恶化)。缸孔3(喷镀膜5) 的内表面利用珩磨加工使其圆柱度进一步上升，具有正圆形状。

采用本实施方式，不必修整图2所示的、在形成喷镀膜5之后安装轴承盖 而变形为椭圆形状或者长圆形状的缸孔3(喷镀膜5)的圆柱度。即，由于不 必考虑到研磨量而将喷镀膜5形成得较厚，因此，不必使用大量的覆膜材料。 因而，能够通过削减覆膜材料的使用量来抑制材料成本。此外，由于能够削 减覆膜材料的使用量，因此，能够缩短用于形成喷镀膜5的作业时间。

另外，在本实施方式中，在铸造工序19之后立即进行喷镀工序21。例如 若在即将进行精加工工序29之前等的制造工序下游进行喷镀工序21，则有时 在喷镀时(特别是修整圆柱度的镗孔加工时)发现铸造缺陷，无法避免气缸 体1的废弃。在这种情况下，从铸造工序到喷镀工序之间的工序(包含前加 工工序23等)所需要的加工费、作业时间成为浪费。采用本实施方式，能够 防止这样的浪费。

此外，通过在铸造工序19之后立即进行喷镀工序21，能够减少制造流水 线的修理，能够降低设备成本。例如若在即将进行精加工工序29之前的制造 工序下游进行喷镀工序21，则需要将喷镀工序21的设备编入制造流水线的中 途，制造流水线的修理规模会变大。考虑到这些方面，期望像本实施方式这 样在铸造工序19之后立即进行喷镀工序21。

第2实施方式

本实施方式的气缸体1A具有安装有轴承盖7时的变形量比上述第1实施 方式的气缸体1少(或者气缸体1A不变形)这样的形状。另外，制造本实施 方式的气缸体1A时的制造工序和作业内容与上述第1实施方式的制造工序 (参照图3)和图4所示的作业内容(参照图4)相同。

具体地讲，如图9所示，气缸体1A在各组外侧的轴承盖安装面43附近形 成有用于吸收应力(即，用于使应力不作用于缸孔3)的缺口部[cutout portions] (应力吸收部)49。缺口部49形成在夹持装置31的夹持臂45的夹持位置的上 方并位于与该夹持位置邻近的位置(气缸体1的盖侧)。通过形成缺口部49， 能够将缺口部49周边的刚性抑制得较低。通过这样将气缸体1A的一部分的刚 性抑制得较低，能够吸收将轴承盖7安装在气缸体1A上时产生的应力，能够 抑制缸孔3的变形。

即，即使利用螺栓9将轴承盖7紧固在本实施方式的气缸体1A上，也能够 抑制缸孔3的变形，能够维持正圆(圆)形状。因而，采用本实施方式，与 上述第1实施方式同样，在将轴承盖7安装在气缸体1A上的状态下对缸孔3(喷 镀膜5)的内表面进行珩磨加工时，不必修整缸孔3的圆柱度。其结果，作业 效率上升(能够抑制作业性恶化)。

此外，由于不必在对缸孔3(喷镀膜5)的内表面进行珩磨加工时修整缸 孔3的圆柱度，因此，不必使用大量的覆膜材料。因而，能够通过削减覆膜 材料的使用量来抑制材料成本。

也能够采用以下的方法来替代形成上述的缺口部(应力吸收部)49。(1) 在从最初就在缺口部49的位置存在加强部(肋部等)的情况下，删除该肋部。 (即，通过自气缸体删除加强部而形成缺口部49。)(2)减薄相当于缺口部 49的这部分的壁厚。(即，通过减薄壁厚而形成缺口部49。)

采用上述实施方式，在与安装轴承盖时同样的变形状态下加工为正圆筒 形状之后的缸孔内表面形成有喷镀膜。因而，实际上安装有轴承盖的状态下 的形成覆膜的内表面具有预定的圆柱度。因而，在覆膜形成面的精加工(珩 磨加工)中，不必修整圆柱度，作业效率上升(能够抑制作业性恶化)。

日本国专利申请第2011－281317号(2011年12月22日申请)的所有内容 通过在此参照而引用到本说明书中。通过参照本发明的实施方式像上述那样 说明了本发明，但本发明并不限定于上述实施方式。本发明的范围对照权利 要求书来决定。

另外，以汽车用V型发动机的气缸体1(1A)为例说明了上述各实施方 式。在缸孔3形成为两组的V型发动机(除水平相对发动机之外)中，由于安 装有轴承盖7时的气缸体1的变形特别显著，因此，本发明对V型发动机的气 缸体来说特别有效。但是，本发明也能够应用于直列发动机等其他形式的气 缸体，能够同样实现上述的效果。