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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderbohrung, die auf dem Gebiet von Motoren verwendet wird, und ein Verfahren zu deren Herstellung, und betrifft insbesondere die Verbesserung ihrer Gleitfläche.
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2. Verwandte Technik
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Eine Zylinderbohrung umfasst eine Gleitfläche, die relativ in Bezug auf einen Kolben über einen Ölfilm gleitet. In der Gleitfläche wird als eine Hauptaufgabe zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen und der Abnutzungsbeständigkeit durch Aufrechterhalten des Ölfilms eine eingekerbte Form, wie etwa eine Kreuzschraffur, durch eine Ziehschleifbearbeitung ausgebildet, und auf einer Oberfläche der eingekerbten Form wird eine Beschichtung ausgebildet. Als eine Technik in der praktischen Verwendung wird durch eine Nassplattierverarbeitung, wie etwa Ni-SiC-Plattierung, in der SiC-Partikel in Ni-Metall verteilt enthalten sind, eine Plattierungsschicht als eine Beschichtung ausgebildet.
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Vielfältige Verbesserungen wurden an der vorstehenden Gleitfläche vorgenommen. Zum Beispiel offenbart die
japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichungsnr. 2005-69008 eine Technik, in der eine DLC-Schicht (diamantähnliche Kohlenstoffschicht) mit überragender Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen und niedrigen Reibungseigenschaften als die Beschichtung auf einer Gleitfläche einer Zylinderbohrung ausgebildet ist. Außerdem offenbart die
japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichungsnr. 10-237693 eine Technik, in der eine Alumitschicht als eine Beschichtung auf einer Gleitfläche einer Zylinderbohrung ausgebildet wird und die Alumitschicht durch Polieren bearbeitet wird, so dass Vorsprünge einer Oberfläche der Alumitschicht gleichmäßig gemacht werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Da ein Zylinderblock, in dem eine Zylinderbohrung ausgebildet ist, durch Gießen hergestellt wird, werden Hohlräume um die Gleitfläche herum verteilt ausgebildet. Wenn eine DLC-Schicht als eine Beschichtung ausgebildet wird, kontaktiert die DLC-Schicht die Hohlräume nicht dicht, so dass an einer Stelle des Hohlraums ein Ablösen der DLC-Schicht ausgelöst werden kann. Außerdem kann ein Abschnitt der DLC-Schicht auf dem Hohlraum in ihn fallen, da die DLC-Schicht von einem Gegenelement gequetscht werden kann, wodurch eine Rissbildung stattfinden kann. Wenn eine Plattierungsschicht als eine Beschichtung ausgebildet wird und in einem Betrieb eines Motors erhitzt wird, verdampft Feuchtigkeit in dem Hohlraum und expandiert, so dass die Plattierungsschicht, die die Gleitfläche bedeckt, brechen kann, wodurch Fehlerstellen auftreten können.
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Daher muss die Ausbildung des Hohlraums unterbunden werden, so dass die zuverlässige Haltbarkeit der Zylinderbohrung verbessert werden kann. Jedoch ist es in einem Gießverfahren zur Herstellung des Zylinderblocks praxisfern, die Qualität der Formen ausreichend zu verbessern, um die Ausbildung der Hohlräume ganz zu vermeiden. Wenngleich außerdem Hohlräume erheblich verringert werden können, wenn ein LPDC-(Niederdruckformgieß-)Verfahren, durch das Formen mit relativ überlegender Qualität hergestellt werden können, angewendet wird, ist die Verringerungsmenge nicht ausreichend, um die Haltbarkeit der Zylinderbohrung zu verbessern. In dem LPDC-Verfahren ist die Produktivität im Vergleich zu einem HPDC-(Hochdruckformgieß-)Verfahren erheblich verschlechtert, wodurch die Herstellungskosten erhöht sind.
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Entsprechend diesen Gegebenheiten müssen Hohlräume in einem Arbeitsschritt nach dem Herstellen des Zylinderblocks durch das HPDC-Verfahren von dem Zylinderblock entfernt werden. Dann wird ein Zylinderblock in einem beteiligten Verfahren, bevor eine Beschichtung ausgebildet wird, auf eine Temperatur erhitzt, in der seine plastische Verformung leicht bewerkstelligt wird, und die Gleitfläche der Zylinderbohrung wird von einem Hammer behauen, und somit werden die Hohlräume entfernt. Wenn dieses Verfahren jedoch auf einen Teil, wie etwa eine Zylinderbohrung, in der eine hohe Kreisförmigkeit gefordert ist, angewendet wird, wird in dem Teil eine Verformung erzeugt, so dass die Qualität des Produkts verschlechtert wird.
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Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zylinderbohrung und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, in dem Hohlräume ausreichend entfernt werden können, ohne eine Verformung zu erzeugen, und in dem die Haltbarkeit verbessert werden kann.
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Die gegenwärtigen Erfinder haben die Gleitfläche der Zylinderbohrung intensiv und wiederholt untersucht. Als ein Ergebnis wurde das folgende Wissen erhalten. Das heißt, die Selektivität von Eigenschaften der Gleitfläche kann verbessert werden, indem ein Material mit Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen als eine Beschichtung verwendet wird. Außerdem wurde herausgefunden, dass Hohlräume an der Gleitfläche und in deren Nachbarschaft durch plastische Bearbeitung eingedrückt werden können, bevor die Beschichtung ausgebildet wird, und die Gleitfläche geglättet werden kann. Somit wurde die vorliegende Erfindung vollendet.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Zylinderbohrung der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zu deren Herstellung mit einer Gleitfläche, die in Bezug auf ein Gegenelement gleitet, und umfasst das Ausbilden der Gleitfläche auf einem Formblock durch eine Bohrverarbeitung in Bezug auf den Formblock, das Eindrücken von Hohlräumen an der Gleitfläche und in deren Nachbarschaft durch eine plastische Bearbeitung nach der Bohrverarbeitung, das Glätten der Gleitfläche und das Ausbilden einer Beschichtung mit Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen auf der Gleitfläche nach der plastischen Bearbeitung.
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In dem Verfahren zur Herstellung einer Zylinderbohrung der vorliegenden Erfindung werden die Hohlräume auf der Gleitfläche und in deren Nachbarschaft durch die plastische Bearbeitung in Bezug auf die Gleitfläche vor dem Ausbilden der Beschichtung eingedrückt, und die Gleitfläche wird geglättet. Daher können Fehlerstellen, wie etwa ein Hohlraum, hinreichend vermieden werden, so dass eine Ablösung und Rissbildung der Beschichtung auf der Gleitfläche beseitigt werden kann. Als ein Ergebnis kann die zuverlässige Haltbarkeit der Zylinderbohrung verbessert werden. Außerdem ist das Behauen der Gleitfläche mit einem Hammer nicht notwendig. Daher kann die Erzeugung einer Verformung unterbunden werden, wodurch die Qualität des Produkts verbessert werden kann.
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Das Verfahren zur Herstellung einer Zylinderbohrung der vorliegenden Erfindung kann in verschiedenen Ausführungsformen angewendet werden. Zum Beispiel kann eine Ni-SiC-Schicht mit dem Flächenverhältnis von 5 bis 50% verwendet werden. Wenn das Flächenverhältnis von SiC in der Beschichtung weniger als 5% ist, kann die Belastbarkeit als die Plattierungsschicht nicht erhalten werden. Wenn das Flächenverhältnis des SiC in der Beschichtung höher als 50% ist, ist die Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen verschlechtert. Daher ist das Flächenverhältnis von SiC in der Beschichtung vorzugsweise 5 bis 50%. Außerdem kann eine DLC-Schicht (diamantähnliche Kohlenstoffschicht) als die Beschichtung mit der Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen verwendet werden. In diesem Zustand kann nicht nur die verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen, sondern auch eine verbesserte Abnutzungsbeständigkeit und verringerte Reibungsverluste erzielt werden. Eine Zwischenschicht kann zwischen der DLC-Schicht und der Oberfläche der Zylinderbohrung ausgebildet werden.
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Wenn zum Beispiel die Zylindrizität der Zylinderbohrung auf 30 μm oder weniger festgelegt ist, kann der Schmierölverbrauch verringert werden, und die geforderte Leistung, wie etwa die Verhinderung von Scheuern auf der Gleitfläche kann erzielt werden. Daher wird die Zylindrizität der Zylinderbohrung vorzugsweise auf 30 μm oder weniger festgelegt. Wenn die die Zylindrizität der Zylinderbohrung auf 20 μm oder weniger festgelegt wird, kann die Dichtungsfunktion ohne eine große Modifikation der Herstellungsbedingungen aufrecht erhalten werden, so dass ferner eine hohe Leistungsfähigkeit der Zylinderbohrung erreicht werden kann. Daher ist die Zylindrizität der Zylinderbohrung vorzugsweise 20 μm oder weniger. Die Zylindrizität ist die Differenz zwischen den Minimal- und Maximalwerten der Porendurchmesser der Zylinderbohrung nach der plastischen Bearbeitung.
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Die plastische Verformungsgröße in der plastischen Bearbeitung wird wie folgt derart festgelegt, dass die Zylindrizität der Zylinderbohrung auf 30 μm oder 20 μm festgelegt werden kann. Die plastische Verformungsgröße ist die maximale Differenz der Werte zwischen den radialen Durchmessern der Zylinderbohrung vor der plastischen Bearbeitung und der der Zylinderbohrung nach der plastischen Bearbeitung.
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Zum Beispiel wird die plastische Verformungsgröße in der plastischen Bearbeitung der Zylinderbohrung bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Einzylindermotor oder einen V-Zwei-Motor auf 5 bis 145 μm festgelegt, um die Zylindrizität der Zylinderbohrung auf 30 μm oder weniger festzulegen, und wild auf 5 bis 85 μm festgelegt, um ihre Zylindrizität auf 20 μm oder weniger festzulegen.
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Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Zweizylinder-Reihenmotor oder einen V-Vier-Motor wird die plastische Verformungsgröße in der plastischen Bearbeitung der Zylinderbohrung auf 5 bis 120 μm festgelegt, um die Zylindrizität der Zylinderbohrung auf 30 μm oder weniger festzulegen, und wird auf 5 bis 65 μm festgelegt, um ihre Zylindrizität auf 20 μm oder weniger festzulegen.
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Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Dreizylinder-Reihenmotor oder einen V-Sechs-Motor wird die plastische Verformungsgröße in der plastischen Bearbeitung der Zylinderbohrung auf 5 bis 125 μm festgelegt, so dass die Zylindrizität der Zylinderbohrung auf 30 μm oder weniger festgelegt werden kann, und wird auf 5 bis 70 μm festgelegt, um ihre Zylindrizität auf 20 μm oder weniger festzulegen.
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Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Vierzylinder-Reihenmotor oder einen V-Acht-Motor wird die plastische Verformungsgröße in der plastischen Bearbeitung der Zylinderbohrung auf 5 bis 90 μm festgelegt, um ihre Zylindrizität auf 30 μm oder weniger festzulegen, und wird auf 5 bis 50 μm festgelegt, um ihre Zylindrizität auf 20 μm oder weniger festzulegen.
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Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Reihenmotor mit den mehreren Zylindern oder einen V-Motor mit mehreren Zylindern, die auf beiden Seiten der V-Form angeordnet sind, kann die plastische Verformung in der plastischen Bearbeitung der Zylinderbohrung auf 5 bis 90 μm festgelegt, so dass die Zylindrizität der Zylinderbohrung, die zuletzt durch die plastische Bearbeitung bearbeitet wird (in einem V-Motor beide zuletzt bearbeiteten Zylinder auf beiden Seiten der V-Form) auf 30 μm oder weniger festgelegt werden. Außerdem wird die plastische Verformungsgröße in der plastischen Bearbeitung auf 5 bis 50 μm festgelegt, so dass die Zylindrizität der Zylinderbohrung, die zuletzt durch die plastische Bearbeitung (in einem V-Motor beide zuletzt bearbeiteten Zylinder auf beiden Seiten der V-Form) auf 20 μm oder weniger festgelegt werden kann. Die plastische Bearbeitung kann mit verschiedenen plastischen Bearbeitungsweisen angewendet werden, zum Beispiel kann ein Rollierverfahren verwendet werden. Wenn die Oberflächenrauigkeit Ra auf 0,1 μm oder weniger festgelegt ist, kann die Reibung erheblich verringert werden. Daher wird die Oberflächenrauigkeit Ra vorzugsweise auf 0,1 μm oder weniger festgelegt In diesem Fall wird die plastische Verformungsgröße in der plastischen Bearbeitung auf 5 μm oder mehr festgelegt, so dass die Oberflächenrauigkeit Ra 0,1 μm oder weniger ist.
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Eine Zylinderbohrung der vorliegenden Erfindung kann durch ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung derselben erhalten werden. Das heißt, die Zylinderbohrung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Gleitfläche, die in Bezug auf ein Gegenelement gleitet, in der Zylinderbohrung ausgebildete Hohlräume und eine auf der Gleitfläche ausgebildete Beschichtung mit Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen, wobei die Gleitfläche durch Eindrücken der Hohlräume an der Gleitfläche und in deren Nachbarschaft geglättet wird. Die Zylinderbohrung der vorliegenden Erfindung kann die gleiche Wirkung wie die des Verfahrens zur Herstellung der Zylinderbohrung der vorliegenden Erfindung erzielen.
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Da gemäß der Zylinderbohrung und dem Verfahren zu deren Herstellung der vorliegenden Erfindung Fehlerstellen, wie etwa Hohlräume ausreichend entfernt werden können, kann ein Abblättern und Ablösen der Beschichtung vermieden werden, wodurch die zuverlässige Haltbarkeit verbessert werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A, 1B und 1C zeigen jeden Arbeitsschritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Zylinderbohrung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 1A ist eine schematische Querschnittansicht, die einen Zustand einer Gleitfläche der Zylinderbohrung nach der Bohrverarbeitung zeigt, 1B ist eine schematische Querschnittansicht, die den Zustand der Gleitfläche der Zylinderbohrung nach der plastischen Bearbeitung zeigt, und 1C ist eine schematische Querschnittansicht, die den Zustand der Gleitfläche der Zylinderbohrung nach dem Ausbilden einer Beschichtung zeigt.
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2 ist eine Querschnittansicht, die eine schematische Struktur der plastischen Bearbeitung zeigt, die mit einem Rollierverfahren als ein Herstellungsverfahren für die Zylinderbohrung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
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3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Oberflächenrauigkeit Ra (μm) und einer Poliergröße der Zylinderbohrung vor der plastischen Bearbeitung und nach der plastischen Bearbeitung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Oberflächenrauigkeit Ra (μm) und der Zylindrizität (μm) der Zylinderbohrungen in der plastischen Bearbeitung in jeder der Auswertungen der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 zeigt ein Verfahren zur Berechnung der Zylindrizität der Zylinderbohrung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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6A und 6B zeigen die Abfolge der plastischen Bearbeitungen der Zylinderbohrungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 6A zeigt die Abfolge in einem Fall der Auswertung von drei Bohrungen, und 6B zeigt die Abfolge in einem Fall der Auswertung von vier Bohrungen.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1A, 1B und 1C zeigen jeden Arbeitsschritt eines Herstellungsverfahrens für eine Zylinderbohrung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 1A ist die schematische Querschnittansicht, die den Zustand einer Gleitfläche 11 der Zylinderbohrung 10 nach der Bohrverarbeitung zeigt, 1B ist die schematische Querschnittansicht, die den Zustand der Gleitfläche 11 der Zylinderbohrung 10 nach der Polierverarbeitung zeigt, und 1C ist die schematische Querschnittansicht, die den Zustand der Gleitfläche 11 der Zylinderbohrung 10 nach dem Ausbilden einer Beschichtung 12 zeigt. In 1A, 1B und 1C sind die Gleitflächen 11 der Zylinderbohrungen 10 und deren Nachbarschaften teilweise gezeigt. 2 ist eine Querschnittansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Gleitfläche 11 durch das Polieren in 1B bearbeitet ist.
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Ein Zylinderblock (Gussblock, der zum Beispiel aus einem Zylinderblock besteht, der aus Aluminium (A1) aufgebaut ist, wird durch Gießen unter Verwendung eines Formwerkzeugs erhalten. Die Zylinderbohrung 10 mit der Gleitfläche 11 wird durch die Bohrverarbeitung in Bezug auf den Zylinderblock ausgebildet. Wie in 1A gezeigt, sind beim Gießen erzeugte Hohlräume 11a an der Gleitfläche 11 der Zylinderbohrung 10 und in deren Nachbarschaft verteilt.
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Als nächstes werden die Hohlräume 11A durch die plastische Bearbeitung in Bezug auf die Gleitfläche 11 der Zylinderbohrung 10 eingedrückt, und die Gleitfläche 11 der Zylinderbohrung 10 wird geglättet. Insbesondere wird als eine plastische Bearbeitung das Rollierverfahren angewendet.
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In einem Polierwerkzeug 100, das für das Rollierverfahren verwendet wird, wird ein Drehstift 101 drehbar auf der Innenumfangsoberfläche eines Halterings 102 bereitgestellt, und Walzen 103, die durch die Drehung des Drehstifts 101 gerollt werden, sind an dem Haltering 102 in einem vorgegebenen Abstand bereitgestellt. Die Walzen 103 stehen teilweise über die Außenumfangsoberfläche des Halterings 102 vor. Die Bezugsnummer „1” in 2 ist ein Abschnitt des Zylinderblocks.
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Wenn in einem Fall, in dem das Polierwerkzeug 100 auf die Innenumfangsoberfläche der Zylinderbohrung 10 angewendet wird, der Drehstift 101 gedreht wird, wird das rotierende Drehmoment des Drehstifts 101 auf die Walzen 103 übertragen, so dass die plastische Verformung der Gleitfläche 11 der Zylinderbohrung 10 stattfindet. Durch diese Verarbeitung werden die Hohlräume 11A, die auf der Gleitfläche 11 der Zylinderbohrung 10 und in deren Nachbarschaft ausgebildet sind, eingedrückt, und die Gleitfläche 11 der Zylinderbohrung 10 wird geglättet (Spiegelglanz poliert).
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Die Poliergröße (die plastische Verformungsmenge) ist vorzugsweise 5 μm oder mehr, so dass die Oberflächenrauigkeit Ra der Gleitfläche 11 0,1 μm oder weniger ist. Die Poliergröße ist vorzugsweise 5 bis 85 μm, so dass eine Zylindrizität der Zylinderbohrung 10 bis 30 μm oder weniger ist. Die Poliergröße ist vorzugsweise 5 bis 50 μm, so dass eine Zylindrizität der Zylinderbohrung 10 bis 20 μm oder weniger ist. Wenn der Zylinderblock 1 mit mehreren Zylinderbohrungen 10 versehen ist, kann jeder geforderte Wert der Zylindrizität erhalten werden, indem die Poliergrößen wie vorstehend festgelegt werden.
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Dann wird die Beschichtung 12 auf der Gleitfläche 11 der Zylinderbohrung 10 ausgebildet. Als das Material der Beschichtung 12 werden Materialien mit der hohen Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen, wie etwa DLC, Ni-SiC (Nickel-Silizumkarbid), Cr-N (Chromnitrid), Au (Gold), Ag (Silber) und Cu (Kupfer) verwendet. Wenn die Beschichtung 12 mit der Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen nicht hergestellt werden kann, tritt beim Gleiten zwischen der Zylinderbohrung 10, die z. B. aus Al (Aluminium) gefertigt ist, und einem Kolben leicht eine metallische Haftung auf, wodurch ein Festfressen stattfinden kann, aber das Festfressen kann durch Ausbilden der Beschichtung 12 vermieden werden.
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Wenn eine NiSiC-Schicht als die Beschichtung 12 verwendet wird, ist SiC bevorzugt in einem Flächenverhältnis von 5 bis 50% enthalten. Wenn das Flächenverhältnis von SiC innerhalb der Begrenzung ist, kann die Belastbarkeit der Plattierungsschicht erhalten werden, und die Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen kann ausreichend sein. DLC hat überlegene Eigenschaften in der Widerstandsfähigkeit gegen Festfressen und niedrigen Reibung, so dass DLC als das Material der Beschichtung 12 verwendet wird. Bei der Verwendung von DLC wird die DLC-Schicht zum Beispiel durch ein Plasma-CVD-(chemische Dampfabscheidung) Verfahren oder ein PVD-(physikalische Dampfabscheidung) Verfahren ausgebildet. Bei der Verwendung von Cr-N wird zum Beispiel durch Dampfabscheidung eine Cr-N-Schicht ausgebildet.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Hohlräume 1A an der Gleitfläche 11 und in ihrer Nachbarschaft durch die plastische Bearbeitung in Bezug auf die Gleitfläche 11 vor dem Ausbilden der Beschichtung 12 eingedrückt, und die Gleitfläche 11 wird geglättet. Daher können Fehlerstellen, wie etwa die Hohlräume 11A ausreichend daraus entfernt werden, so dass das Ablösen und die Rissbildung der Beschichtung 12 vermieden werden können. Als ein Ergebnis kann ihre zuverlässige Haltbarkeit verbessert werden. Außerdem ist das Behauen der Gleitfläche 11 durch einen Hammer nicht notwendig, so dass das Erzeugen der Verformung unterbunden werden kann. Als ein Ergebnis kann die Qualität des Produkts verbessert werden.
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Die vorliegende Erfindung wird hier nachstehend unter Bezug auf spezifische Beispiele im Detail erklärt. In den Beispielen wurden die Zylinderbohrungen mit Gleitflächen in einer Weise ausgebildet, dass ein durch Gießen erhaltener Zylinderblock durch die Bohrung unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie die vorliegende Ausführungsform bearbeitet wurde. Als nächstes wurden die Gleitflächen durch die plastische Bearbeitung unter Verwendung des Rollierens bearbeitet. Die durch dieses Verfahren erhaltenen Beispiele wurden bezüglich der Oberflächenrauigkeitssteuerung und der Zylindrizität ausgewertet, wodurch die besten Bedingungen der plastischen Bearbeitung untersucht wurden.
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1. Beispiel 1 (Auswertung der Oberflächenrauigkeitssteuerung)
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In Beispiel 1 wurde die Oberflächenrauigkeit ausgewertet. In der Bohrverarbeitung wurden mehrere Zylinderbobrungen mit im Wesentlichen dem gleichen Grad an Oberflächenrauigkeit erhalten. In den plastischen Bearbeitungen der Zylinderbohrungen wurden die Beziehungen zwischen der Oberflächenrauigkeit Ra (μm) und der Poliergröße vor und nach der plastischen Bearbeitung unter Bedingungen untersucht, in denen die Poliergrößen variiert wurden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in 3 gezeigt.
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Eine Zylinderbohrung für einen Zylinderblock wurde durch die plastische Bearbeitung in Beispiel 1 verarbeitet. In 3 wurde die Poliergröße als die Differenz zwischen dem Durchmesser der Zylinderbohrung vor der plastischen Bearbeitung und dem Durchmesser des Polierwerkzeugs 100 (der Abmessung von der radialen Mitte des Drehstifts 101 zu der äußersten Umfangsoberfläche der Walze 103) bestimmt. In der Auswertung der Oberflächenrauhigkeitssteuerung kann die Reibung erheblich verringert werden, wenn die Oberflächenrauigkeit Ra 0,1 μm oder weniger ist, so dass der geforderte Wert der Oberflächenrauigkeit auf 0,1 μm oder weniger festgelegt wurde. Wenn der Wert der Oberflächenrauigkeit Ra nach der plastischen Bearbeitung innerhalb dieser Begrenzung war, war die Probe gut. Wenn der Wert der Oberflächenrauigkeit Ra nach der plastischen Bearbeitung außerhalb des Bereichs war, war die Probe nicht gut.
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Wenn die Poliergröße, wie in 3 gezeigt, 5 μm oder mehr war, war die Oberflächenrauigkeit Ra 0,1 μm oder weniger, die geforderten Werte konnten erhalten werden, und es wurde bestätigt, dass die geforderte Glattheit erzielt werden konnte. In diesem Fall wurde auch bestätigt, dass die Werte der Oberflächenrauigkeit Ra nach der plastischen Bearbeitung im Wesentlichen konstant waren und nicht von der Poliergröße abhingen. Da außerdem die optimale Poliergröße vor der plastischen Bearbeitung entsprechend der Oberflächenrauigkeit variiert wurde, konnte die geforderte Glattheit, selbst wenn die Poliergröße weniger als 5 μm war, in einem Fall erreicht werden.
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2. Beispiel 2 (Auswertung der Zylindrizität)
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In dem nächsten Beispiel wurde die Zylindrizität ausgewertet. In der Bohrverarbeitung wurden die Zylinderblöcke, die mit Zylinderbohrungen mit im Wesentlichen der gleichen Oberflächenrauigkeit versehen waren, hergestellt. In der plastischen Bearbeitung der Zylinderbohrung wurden die Beziehungen zwischen der Zylindrizität (μm) und den Poliergrößen (μm) der Zylinderbohrungen nach der plastischen Bearbeitung unter einer Bedingung erhalten, in der die Poliergrößen variiert wurden, und die Zylindrizität wurde untersucht. Die Poliergröße wurde als der maximale Wert der Differenz zwischen den radialen Durchmessern der Zylinderbohrungen vor und nach der plastischen Bearbeitung bestimmt. Wie in 5 gezeigt, wurde die Zylindrizität als die Differenz zwischen dem Maximalwert R1 des Durchmessers und dem Minimalwert R2 des Durchmessers der Zylinderbohrung nach der plastischen Bearbeitung bestimmt.
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Insbesondere wurden die Zylindrizitäten unter den folgenden Bedingungen ausgewertet. Die Zylindrizitäten der Strukturen, in denen eine Zylinderbohrung für einen Zylinderblock (Auswertung einer Bohrung), zwei Zylinderbohrungen für einen Zylinderblock (Auswertung von zwei Bohrungen), drei Zylinderbohrungen für einen Zylinderblock (Auswertung von drei Bohrungen) und vier Zylinderbohrungen für einen Zylinderblock (Auswertung von vier Bohrungen) durch die plastische Bearbeitung verarbeitet wurden, wurden ausgewertet. Füt die Erklärung dieser Auswertungen sind die Beziehungen zwischen den Zylindrizitäten (mm) und Poliermengen (mm) der Zylinderbohrungen nach der plastischen Bearbeitung in Tabelle 1 und
4 gezeigt. Das in
4 gezeigte Diagramm wurde basierend auf den Daten in der Tabelle 1 erzeugt. Die Zylindrizität nach der plastischen Bearbeitung in der Auswertung der mehreren Bohrungen wurde als die der Zylinderbohrung bestimmt, die zuletzt durch die plastische Bearbeitung verarbeitet wurde. Tabelle 1
| Poliergröße μm | Zylindrizität μm |
| 1 Bohrung | 2 Bohrungen | 3 Bohrungen | 4 Bohrungen |
| 5 | 3 | 4 | 4 | 6 |
| 10 | 4 | 6 | 5 | 7 |
| 15 | 6 | 6 | 6 | 8 |
| 20 | 8 | 8 | 8 | 10 |
| 25 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 30 | 10 | 11 | 11 | 13 |
| 35 | 11 | 12 | 13 | 16 |
| 40 | 13 | 14 | 13 | 17 |
| 45 | 14 | 15 | 14 | 19 |
| 50 | 15 | 17 | 16 | 20 |
| 55 | 16 | 18 | 18 | 22 |
| 60 | 16 | 19 | 19 | 24 |
| 65 | 18 | 20 | 19 | 24 |
| 70 | 18 | 21 | 20 | 26 |
| 75 | 19 | 22 | 21 | 26 |
| 80 | 20 | 22 | 21 | 27 |
| 85 | 20 | 23 | 23 | 29 |
| 90 | 21 | 24 | 24 | 30 |
| 95 | 21 | 24 | 24 | 31 |
| 100 | 22 | 25 | 25 | 32 |
| 105 | 23 | 27 | 26 | - |
| 110 | 24 | 27 | 27 | - |
| 115 | 25 | 29 | 28 | - |
| 120 | 25 | 30 | 29 | - |
| 125 | 25 | 31 | 30 | - |
| 130 | 27 | 32 | 32 | - |
| 135 | 27 | 33 | 33 | - |
| 140 | 29 | 33 | 33 | - |
| 145 | 30 | 35 | 34 | - |
| 150 | 31 | 35 | 35 | - |
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Wenn die Zylindrizität 30 μm oder weniger war, konnte die geforderte Leistungsfähigkeit, wie etwa der verringerte Verbrauch eines Schmieröls und die Vermeidung des Scheueres auf der Gleitfläche erzielt werden, so dass der geforderte Wert auf 30 μm oder weniger (erster geforderter Wert) festgelegt wurde. Wenn außerdem die Zylindrizität 20 μm oder weniger war, konnte die Dichtungsfunktion ohne große Modifikation der Herstellungsbedingungen aufrecht erhalten werden, und die hohe Leistungsfähigkeit der Zylinderbohrung konnte weiter verbessert werden, so dass der wünschenswertere geforderte Wert als der erste geforderte Wert auf 20 μm oder weniger (zweiter geforderter Wert) festgelegt wurde.
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Unter Verwendung des Zylinderblocks mit einer Zylinderbohrung wurde die Zylinderbohrung durch die plastische Bearbeitung verarbeitet und wurde ausgewertet, so dass die Zylindrizität in diesem Fall nicht durch die plastische Bearbeitung einer benachbarten Zylinderbohrung beeinflusst wurde, sondern nur durch die plastische Bearbeitung von sich selbst beeinflusst wurde.
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Wie in Tabelle 1 und 4 gezeigt, konnte der erste geforderte Wert (30 μm oder weniger) der Zylindrizität erhalten werden, wenn die Poliergröße 5 bis 145 μm war, obwohl sich die Zylindrizität der Zylinderbohrung nach der plastischen Bearbeitung entsprechend der Zunahme der Poliergröße allmählich verschlechterte. Der zweite geforderte Wert (20 μm oder weniger) der Zylindrizität der Zylinderbohrung konnte erhalten werden, wenn die Poliergröße 5 bis 85 μm war.
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Daher wurde die Poliergröße bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Einzylindermotor oder einen V-Zwei-Motor auf 5 bis 145 μm festgelegt, um die Zylindrizität der Zylinderbohrung auf 30 μm oder weniger festzulegen, und wurde auf 5 bis 85 μm festgelegt, um ihre Zylindrizität auf 20 μm oder weniger festzulegen.
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Unter Verwendung des Zylinderblocks mit zwei Zylinderbohrungen wurden die Zylinderbohrungen durch die plastische Bearbeitung verarbeitet und wurden ausgewertet, so dass die Zylindrizität in diesem Fall nicht nur durch die plastische Bearbeitung von sich selbst, sondern auch durch die der benachbarten Zylinderbohrung und die bleibenden Auswirkungen in der Zylindrizität beeinflusst wurde.
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Wie in Tabelle 1 und 4 gezeigt, war die Zylindrizität der zuletzt durch die plastische Bearbeitung verarbeiteten Zylinderbohrung entsprechend der Zunahme der Poliergröße weiter verschlechtert als die im Fall der Auswertung einer Bohrung. Jedoch konnte der erste geforderte Wert (30 μm oder weniger) der Zylindrizität erhalten werden, wenn die Poliergröße 5 bis 120 μm war. Der zweite geforderte Wert (20 μm oder weniger) der Zylindrizität der Zylinderbohrung konnte erhalten werden, wenn die Poliergröße 5 bis 65 μm war.
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Daher wurde die Poliergröße bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Zweizylinder-Reihenmotor oder einen V-Vier-Motor auf 5 bis 120 μm festgelegt, um die Zylindrizität auf 30 μm oder weniger festzulegen, und wurde auf 5 bis 65 μm festgelegt, um die Zylindrizität auf 20 μm oder weniger festzulegen.
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Unter Verwendung des Zylinderblocks mit drei Zylinderbohrungen wurden die Zylinderbohrungen durch die plastische Bearbeitung verarbeitet, und die Zylinderbohrungen nach der plastischen Bearbeitung wurden ausgewertet, so dass die Zylindrizität in diesem Fall nicht nur durch die plastische Bearbeitung von ihr selbst, sondern auch durch die der benachbarten Zylinderbohrung beeinflusst wurde, deren Bedingungen die gleichen waren wie die Bedingungen der Auswertung von zwei Bohrungen.
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Unter diesen Bedingungen wurde die Abfolge der plastischen Bearbeitung der Zylinderbohrungen untersucht, so dass die Auswirkungen durch die plastische Bearbeitung der benachbarten Zylinderbohrung minimiert werden konnten. Wenn drei Zylinderbohrungen A bis C des in 6A gezeigten Zylinderblocks nacheinander durch die plastische Bearbeitung in der Reihenfolge von links (das heißt, in der Reihenfolge der Zylinderbohrung A, der Zylinderbohrung B und der Zylinderbohrung C) oder von rechts (das heißt in der Reihenfolge der Zylinderbohrung C, der Zylinderbohrung B und der Zylinderbohrung A) beginnend verarbeitet wurde, wurde als ein Ergebnis dieser Untersuchung jede der Zylinderbohrungen nacheinander durch die plastische Bearbeitung der benachbarten Zylinderbohrung beeinflusst. Daher blieben diese Auswirkung nacheinander in jeder der Zylinderbohrungen erhalten, so dass alle die Auswirkungen in der zuletzt verarbeiteten Zylinderbohrung erhalten blieben. Daher war die Zylindrizität der zuletzt durch die plastische Bearbeitung verarbeiteten Zylinderbohrung verschlechtert.
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Wenn daher die plastische Bearbeitung in den drei Zylinderbohrungen A bis C des in 6A gezeigten Zylinderblocks in einer unregelmäßigen Reihenfolge der Zylinderbohrung B, der Zylinderbohrung A und der Zylinderbohrung C oder in der Reihfolge der Zylinderbohrung B, der Zylinderbohrung C und der Zylinderbohrung A durchgeführt wurde, war die Zylindrizität der zuletzt durch die plastische Bearbeitung verarbeiteten Zylinderbohrung im Vergleich zu der der zuletzt bearbeiteten Zylinderbohrung, die in der vorstehenden regelmäßigen Reihenfolge erhalten wurde, vorzuziehen.
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Die Beziehung zwischen der Zylindrizität (μm) und der Poliergröße (μm) der zuletzt durch die plastische Bearbeitung verarbeiteten Zylinderbohrung in der unregelmäßigen Reihenfolge beginnend von der Mittleren ist in Tabelle 1 und 4 gezeigt. Wie in Tabelle 1 und 4 gezeigt, war die Zylindrizität der zuletzt durch die plastische Bearbeitung verarbeiteten Zylinderbohrung entsprechend der Zunahme der Poliergröße im Wesentlichen die gleiche wie die der Zylinderbohrung im Fall der Auswertung von zwei Bohrungen. Insbesondere wenn die Poliergröße 5 bis 125 μm war, konnte der erste geforderte Wert (30 μm oder weniger) der Zylindrizität erhalten werden. Wenn die Poliergröße 5 bis 70 μm war, konnte außerdem der zweite geforderte Wert (20 μm oder weniger) der Zylindrizität erhalten werden.
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Daher wurde bei Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Dreizylinder-Reihenmotor oder einen V-Sechs-Motor die Poliergröße auf 5 bis 125 μm festgelegt, um die Zylindrizität auf 30 μm oder weniger festzulegen, und wurde auf 5 bis 70 μm festgelegt, um die Zylindrizität auf 20 μm oder weniger festzulegen.
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Unter Verwendung des Zylinderblocks mit vier Zylinderbohrungen wurde die Abfolge der plastischen Bearbeitung untersucht, so dass die Auswirkungen der plastischen Bearbeitung der benachbarten Zylinderbohrung minimiert werden konnten. Wenn die Zylinderbohrungen A bis D des in 6B gezeigten Zylinderblocks durch die plastische Bearbeitung in der regelmäßigen Reihenfolge beginnend von links (das heißt in der Reihenfolge der Zylinderbohrung A, der Zylinderbohrung B, der Zylinderbohrung C und der Zylinderbohrung D) oder von rechts (das heißt in der Reihenfolge der Zylinderbohrung D, der Zylinderbohrung C, der Zylinderbohrung B und der Zylinderbohrung A) durchgeführt wurde, wurde als ein Ergebnis jede Zylinderbohrung nacheinander durch die plastische Bearbeitung der benachbarten Zylinderbohrung beeinflusst, wodurch jede Auswirkung nacheinander in jeder Zylinderbohrung erhalten blieb, so dass alle Auswirkungen in der zuletzt durch die plastische Bearbeitung verarbeiteten Zylinderbohrung erhalten blieben. Daher war die Zylindrizität der zuletzt durch die plastische Bearbeitung verarbeiteten Zylinderbohrung ebenso wie die Zylindrizität im Fall der Auswertung von drei Bohrungen verschlechtert.
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Wenn die vier Zylinderbohrungen A bis D des in 6B gezeigten Zylinderblocks durch die plastische Bearbeitung verarbeitet wurden und wenn die plastische Bearbeitung in einer unregelmäßigen Reihenfolge der Zylinderbohrung B, der Zylinderbohrung A, der Zylinderbohrung C und der Zylinderbohrung D oder in der Reihenfolge der Zylinderbohrung C, der Zylinderbohrung D, der Zylinderbohrung B und der Zylinderbohrung A durchgeführt wurde, wurde die Zylindrizität der zuletzt durch die plastische Bearbeitung verarbeiteten Zylinderbohrung vorzugsweise mit der der zuletzt durch die plastische Bearbeitung verarbeiteten Zylinderbohrung in der regelmäßigen Reihenfolge beginnend von links oder rechts verglichen.
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Die Beziehung zwischen der Zylindrizität (μm) und der Poliergröße (μm) der Zylinderbohrung, die in der unregelmäßigen Reihenfolge durch die plastische Bearbeitung verarbeitet wurde, wurde in Tabelle I und 4 gezeigt. Wie in Tabelle I und 4 gezeigt, war die Zylindrizität der zuletzt durch die plastische Bearbeitung verarbeiteten Zylinderbohrung entsprechend der Zunahme der Poliergröße im Vergleich zu der Zylindrizität in dem Fall der Auswertung von drei Bohrungen verschlechtert. Wenn jedoch die Poliergröße 5 bis 90 μm war, konnte der erste geforderte Wert (30 μm oder weniger) erhalten werden. Wenn die Poliergröße 5 bis 50 μm war, konnte außerdem der zweite geforderte Wert (20 μm oder weniger) der Zylindrizität erhalten werden.
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Daher wurde die Poliergröße bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf einen Vierzylinder-Reihenmotor oder einen V-Acht-Motor auf 5 bis 90 μm festgelegt, um die Zylindrizität auf 30 μm oder weniger festzulegen, und wurde auf 5 bis 50 μm festgelegt, um die Zylindrizität auf 20 μm oder weniger festzulegen.
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In der Auswertung von drei Bohrungen oder der Auswertung von vier oder mehr Bohrungen in Beispiel 2 wurden die Zylinderbohrungen in der vorgegebenen Reihenfolge durch die plastische Bearbeitung verarbeitet. Als ein Ergebnis war die gleichzeitige Durchführung der plastischen Bearbeitungen in Bezug auf alle Zylinderbohrung als das Verfahren zum Erhalt der günstigen Zylindrizität aller Zylinderbohrungen vorzuziehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005-69008 [0003]
- JP 10-237693 [0003]