专利名称：汽缸体的加工用夹具及加工方法
技术领域：
本发明涉及一种在对汽缸体中的汽缸内径进行精加工时使用的汽 缸体的加工用夹具(所谓仿真头)及汽缸体的加工方法。
背景技术：
以往在对汽缸体的汽缸内径进行精加工时，作为其加工用夹具使 用作为仿真头。具体如下。
艮P，对汽缸体的汽缸内径为了形成预定的正圆度而进行搪磨加工 等精加工。在对汽缸内径进行精加工后，在汽缸体上组装汽缸头。在 将汽缸头组装到汽缸体上时，使用螺栓等连接件(缸盖螺栓)。缸盖螺 栓贯通汽缸头并且螺合插入到设置于汽缸体上的螺栓孔中，从而将汽 缸头连接固定到汽缸体上。由该缸盖螺栓作用于汽缸体上的紧固力会 使汽缸体产生变形，从而导致汽缸内径变形、即汽缸内径的正圆度下 降。
因此在进行汽缸内径的精加工时，为了使与组装汽缸头的状态下 作用的紧固力同等的紧固力作用于汽缸体，作为加工用夹具使用具有 容许对汽缸内径进行精加工的贯通孔的仿真头。
艮P，与作为实际产品组装的汽缸头不同的加工用夹具的仿真头， 由螺栓等连接件(例如缸盖螺栓)与汽缸头同样地组装到汽缸体上， 从而汽缸体成为与组装有汽缸头的状态相同的状态。对这种状态的汽 缸体，进行对其汽缸内径的精加工。
从而在对汽缸体施加了规定的紧固力的状态、即对汽缸内径施加了因紧固力引起的变形的状态下，对汽缸内径进行精加工，在该精加 工后组装汽缸头。其结果，防止了因组装汽缸头时的紧固力产生的内 径变形。
关于这种使用了仿真头的汽缸体中的汽缸内径的精加工，例如公 开了如下技术。
在日本特开2004-243514号公报中公开了如下结构在仿真头中 与汽缸体的汽缸内径周边对应的部分上设置向汽缸体突出的焊珠部， 并且在该焊珠部的外周侧设置凹部。在该构成中，仿真头通过螺栓连 接而安装到汽缸体上时，仿真头在上述焊珠部及凹部的作用下而弹性 变形，从而吸收其安装时的力。从而不使用垫圈等就可以容易地获得 汽缸内径的变形，可以低成本且高精度地进行汽缸内径的精加工。该 内容在上述公报中已经公开。
此外在日本特开2000-52228号公报中，进行了一体安装在仿真头 的与汽缸体的匹配面上的垫片的形状的研究等。通过这种垫片形状的 研究等，使仿真头组装到汽缸体上时的变形和汽缸头组装到汽缸体上 时的变形成为更为近似的状态，实现了组装汽缸头时汽缸内径精度的提高。
而关于汽缸体中的内径变形，除了因组装上述汽缸头时的紧固力 产生的变形以外，还有因使用该汽缸体构成的引擎实际运转时的热膨 胀及热应变等热负载(热应力)产生的变形。换言之，引擎实际运转
时的内径变形分为组装汽缸头时产生的变形(以下称为"组装变形") 和因引擎实际运转时的热负载产生的变形(以下称为"热变形")。
但是上述两个公报所公开的技术，均是与在经由垫圈在汽缸体上 "组装有"汽缸头时用于提高汽缸内径的正圆度的构成相关的技术， 即着眼于内径变形中的组装变形，无法体现包含热变形的引擎实际运转时的内径变形。
关于这一点，在通过螺栓连接将仿真头组装到汽缸体上时，考虑 增大螺栓的紧固力而作用在组装实际的汽缸头时通常产生的内径载荷 以上的内径载荷，从而针对内径变形可以产生近似热变形的变形。艮P， 内径变形中的热变形与组装实际的汽缸头时的组装变形相比，变形规 模较大，通过增大螺栓的紧固力而增大内径载荷，组装仿真头所产生 的内径变形可以接近包含热变形的引擎实际运转时的内径变形。
但是，上述两个公报所公开的仿真头均是仿真头自身积极地产生 弹性变形的结构。因此，安装仿真头时因螺栓连接产生的螺栓轴力难 以有效地作为内径载荷作用。
此外，将螺栓的紧固力增大到必要以上有可能会损伤螺栓连接部 中的汽缸体的阴螺纹部分(螺栓孔)。
因此，本发明的目的在于提供一种汽缸体的加工用夹具及加工方 法，其可以使组装仿真头时因螺栓连接产生的螺栓轴力有效地作为内 径载荷作用，并可以通过组装仿真头来体现包含热变形的引擎实际运 转时的内径变形，可以提高引擎运转时汽缸内径的正圆度
发明内容
本发明要解决的问题如上所述，以下说明用于解决该问题的手段。
艮P，本发明的汽缸体的加工用夹具，具有仿真头主体，该仿真头 主体在对汽缸体具有的汽缸内径进行精加工时，通过螺栓连接而组装 到汽缸体的汽缸头安装面上，从而使上述汽缸内径变形，其中，在上 述仿真头主体的相对于汽缸体的安装面侧设置突起，该突起具有与上 述汽缸头安装面中的上述汽缸内径的周边部接触的接触面，至少使上 述仿真头主体为刚性比汽缸体高的构成。由此，可以使将加工用夹具组装到汽缸体上时因螺栓连接产生的 螺栓轴力有效地作为内径负载作用。从而通过将加工用夹具组装到汽 缸体上，可以体现包含热变形的引擎实际运转时的内径变形。
在本发明的汽缸体的加工用夹具中，上述突起经由上述接触面与 上述汽缸内径的周边部全面接触。
由此，通过将加工用夹具组装到汽缸体上，即使为了体现引擎实 际运转时的内径变形而使作用到汽缸内径的周边部(内径周边部)的 内径负载增加，也可以防止在内径周边部产生局部的高面压部。从而 可以防止在内径周边部残留压痕。
在本发明的汽缸体的加工用夹具中，上述突起具有收縮部，该收 縮部是相对于上述接触面在上述汽缸内径的径向上收縮的部分，通过 调整该收縮的部分的尺寸来调整该突起的刚性。
由此，可以使通过组装到汽缸体上而作用到内径周边部的内径负 载具有分布，不是趋向性地控制而可以有意识地控制其内径负载。从 而可以使组装到汽缸体上而产生的内径变形较为忠实地与包含热变形 的引擎实际运转时的内径变形对应。
在本发明的汽缸体的加工用夹具中，上述突起作为与上述仿真头 主体不同的部件构成。
由此，可以使突起相对于仿真头主体由刚性不同的材料构成，可 以从材料方面调整突起的刚性。
此外在对大量汽缸体进行加工时，在因反复进行相对于汽缸体的 组装及拆卸而在突起的接触面上产生成为内径周边部的压痕的原因的因磨损等引起的表面粗糙(凹凸)的情况下，可以更换突起的部分。
本发明的汽缸体的加工方法，通过螺栓连接将仿真头主体组装到 汽缸体的汽缸头安装面上，从而使汽缸体具有的汽缸内径变形，在该 状态下对上述汽缸内径进行精加工，其中，使上述仿真头主体为刚性 比汽缸体高的构成，在上述汽缸头安装面和上述仿真头主体的相对于 汽缸体的安装面之间设置突起部件，该突起部件具有与上述汽缸头安 装面中的上述汽缸内径的周边部接触的接触面。
由此，可以使组装仿真头主体时因螺栓连接产生的螺栓轴力有效 地作为内径负载作用。从而通过组装仿真头主体，可以体现包含热变 形的引擎实际运转时的内径变形。
此外，在本发明的汽缸体的加工方法中，使上述突起部件经由上 述接触面与上述汽缸内径的周边部全面接触。
由此，通过组装仿真头主体，即使为了体现引擎实际运转时的内 径变形而使作用到汽缸内径的周边部(内径周边部)的内径负载增加， 也可以防止在内径周边部产生局部的高面压部。从而可以防止在内径 周边部残留压痕。
在本发明的汽缸体的加工方法中，在上述突起部件上设置收縮部， 该收縮部为相对于上述接触面在上述汽缸内径的径向上收縮的部分， 通过调整该收縮部的尺寸来调整该突起部件的刚性。
由此，可以使通过将仿真头主体组装到汽缸体上而作用到内径周 边部的内径负载具有分布，不是趋向性地控制而可以有意识地控制其 内径负载。从而可以使通过将仿真头主体组装到汽缸体上而产生的内 径变形较为忠实地与包含热变形的引擎实际运转时的内径变形对应。在本发明的汽缸体的加工方法中，与上述仿真头主体一体地构成 上述突起部件。
由此，可以提高作业性，实现加工工序的自动化，并且在成本方 面及作业性方面均适合。
图1是表示本发明的一个实施方式的仿真头相对于汽缸体的组装 状态的透视图。
图2是表示本发明的一个实施方式的仿真头和汽缸体的接合部的 剖视图。
图3是表示本发明的一个实施方式的仿真头的透视图。
图4是其长边方向侧视图。
图5是其底面图。
图6是其短边方向侧视图。
图7是表示本发明的一个实施方式的仿真头和汽缸体的接合部的 局部放大剖视图。
图8是表示通过改变收縮部的尺寸而引起的内径变形的变化的模 拟结果的图。
具体实施例方式
本发明的汽缸体的加工方法，如图1及图2所示，在汽缸体2的 汽缸头安装面(以下简称为"头部安装面")4上，通过螺栓连接来组 装具有仿真头主体10的作为汽缸体的加工用夹具的仿真头1，从而在 使汽缸体2所具有的汽缸内径3变形的状态下对汽缸内径3进行精加工。
并且，使仿真头主体10为刚性比汽缸体2高的构成，在头部安装 面4和仿真头主体10相对于汽缸体2的安装面ll之间设置突起部件，
该突起部件具有与头部安装面4中的汽缸内径3的周边部接触的接触面21。
关于本实施方式的仿真头1的构成，包含汽缸体2的构成在内进 行说明。
如图l及图2所示，作为本发明的汽缸体的加工用夹具的仿真头1 具有仿真头主体10，该仿真头主体10在对汽缸体2所具有的汽缸内径 3进行精加工时，通过螺栓连接而组装到汽缸体2的头部安装面4上， 从而使汽缸内径3变形。
另外，图2所示的剖视图是汽缸体2的短边方向的汽缸内径3直 径附近位置的剖视图，表示仿真头1和汽缸体2的接合部。此外在以 下的说明中，针对仿真头1将组装到汽缸体2的一侧设为"下"、将 其相反侧设为"上"。
本实施方式的汽缸体2用于构成搭载在汽车等上的串联四缸的引 擎。汽缸体2具有排列为一列的状态的四个汽缸内径3。汽缸内径3的 内部可滑动地安装活塞。汽缸内径3在汽缸体2中组装汽缸头的汽缸 头安装面4上开口。
如图2所示，汽缸内径3如下形成在汽缸体2中以与各汽缸内 径3对应的方式形成为大致筒状的汽缸部5的内周面侧，通过包心或 压入等内装筒状的汽缸衬筒6。 gp，汽缸衬筒6的内周面形成汽缸内径 3，成为上述活塞的滑动面。另外在本实施方式中，汽缸内径3是使用 汽缸衬筒6而形成的构成，但也可以是相对于汽缸体2的构造体直接 形成。
在汽缸体2中汽缸内径3的周围(汽缸部5的外周侧)形成有水 套7。水套7在头部安装面4侧开口。 g卩，本实施方式的汽缸体2成为
水套7在头部安装面4侧开放的开式构造。如图3 图6所示，构成仿真头1的仿真头主体IO整体形成为大 致矩形板状，其一侧的板面(下表面)成为相对于汽缸体2的安装面 11。
仿真头主体IO，在仿真头l被组装到汽缸体2上的状态下，在与 各汽缸内径3对应的位置上具有孔部12。孔部12成为用于容许对汽缸 内径3的精加工的贯通孔。BP，在仿真头1被组装到汽缸体2的状态 下，成为汽缸内径3和孔部12连通的状态，经由该孔部12进行对汽 缸内径3的精加工。
在本实施方式中如上所述，汽缸体2具有排列为一列的四个汽缸 内径3。因此，仿真头主体10在与这些汽缸内径3对应的配置下具有 四个孔部12。
仿真头l利用作为螺栓部件(连接件)的缸盖螺栓8通过螺栓连 接而组装到汽缸体2上。缸盖螺栓8经由螺栓插通孔13贯通仿真头主 体10，并且螺合插入到设置于汽缸体2的头部安装面4上的成为阴螺 纹部分的螺栓孔(省略图示)中。螺栓插通孔13在仿真头主体10上 在与安装面11大致垂直的方向上形成。
螺栓插通孔13在仿真头主体10中设置于与在汽缸体2的头部安 装面4上设置的螺栓孔对应的位置上。在本实施方式中，设置于汽缸 体2的头部安装面4上的螺栓孔，在各汽缸内径3的周围大致以相等 间隔设置四个，并且在相邻的汽缸内径3之间共用二个螺栓孔，因此 总计设置十个。另外，以与这些螺栓孔对应的方式设置仿真头1的螺 栓插通孔13 (参照图3等)。
此外，在仿真头主体10的长边方向(孔部12的串联方向)的两 端部，设置有在将仿真头1组装到汽缸体2时用于传送等的把手部14。把手部14在仿真头主体10的上表面侧(安装面ll侧的相反侧)向长 边方向两侧突出设置。把手部14具有在仿真头主体10的短边方向上 较长的长孔状的孔部15。
具有这种构成的仿真头主体IO的仿真头1,在汽缸体2的汽缸内 径3的精加工时利用缸盖螺栓8组装到汽缸体2上。从而汽缸体2成 为对其汽缸内径3施加了变形的状态。
并且如图2、图4~图6所示，在仿真头1中，在仿真头主体10 相对于汽缸体2的安装面11侧设置有突起20，该突起20具有与头部 安装面4中的汽缸内径3的周边部接触的接触面21。
艮口，在本实施方式中，如上所述介于头部安装面4和仿真头主体 10的安装面11之间的突起部件，作为设置于仿真头主体10上的突起 20而与仿真头主体10 —体地构成。
突起20在仿真头主体10的安装面11侧以如下状态形成各孔部 12的周边部大致筒状地突出，并且该大致筒状的部分中相邻的孔部12 所对应的部分连续(连接)。
突起20的下表面(相对于汽缸体2的安装侧的面)成为与头部安 装面4中的汽缸内径3的周边部(以下称为"内径周边部")接触的 接触面21。
突起20所具有的接触面21如上所述与内径周边部接触。即，接 触面21的形状、大小(面积)与内径周边部对应地形成。
在此，关于汽缸体2中的内径周边部，其范围(与接触面21的接 触范围)、形状(与接触面21的接触部分的形状)等没有特别限定。 内径周边部在本实施方式中是在头部安装面4上从汽缸内径3的开口端向径向外侧扩展到大致一定距离的部分，连接在相邻的汽缸内径3
之间。因此，与内径周边部接触的接触面21的形状成为四个环状部分 一列地连续(连接)的形状(参照图5)。并且在本实施方式中，在汽 缸体2的层面(deck)构造上，内径周边部成为形成汽缸内径3的汽缸 部5的上表面(头部安装面4侧的面)部分。
另外在本实施方式中，突起20及其接触面21，相对于串联配置的 四个汽缸内径3，与相邻的汽缸内径3对应的部分间连续，但该部分间 也可以是不连续的构成。SP，也可以通过汽缸体2中的汽缸内径3的 配置间隔等，将突起20及其接触面21相对于各汽缸内径3 (相对于仿 真头主体10的各孔部12)独立(筒状)地设置。
此外在本实施方式的仿真头1中，至少仿真头主体IO为刚性比汽 缸体2高的构成。g卩，在仿真头1中至少仿真头主体IO构成为刚性高 于汽缸体2的构造体。
仿真头10的刚性高于汽缸体2时，仿真头10由刚性高于汽缸体2 的材料构成。作为刚性高于汽缸体2的材料，使用杨氏模量、刚性率 等弹性率比构成汽缸体2的材料大的材料等。例如，相对于汽缸体2 的材料为铝合金，作为构成仿真头IO的材料而使用包括铸铁等铁合金 在内的铁。即，相对于铝制的汽缸体2，仿真头IO为铁制的。此外， 如增厚仿真头主体IO的板厚等，从其立体形状方面(构造方面)也可 以提高其刚性。
艮P，从材料方面、构造方面来提高仿真头主体10的刚性，从而在 仿真头1中至少仿真头主体10成为刚性高于汽缸体2的构成。
这样一来，在仿真头1中设置具有与汽缸体2的内径周边部接触 的接触面21的突起20，并且仿真头主体成为刚性高于汽缸体2的构成。 从而，可以使仿真头1组装到汽缸体2上时因螺栓连接而产生的螺栓轴力有效地作为内径载荷作用。由此，通过将仿真头l组装到汽缸体2 上，可以体现包括热变形的引擎实际运转时的内径变形。
艮卩，引擎实际运转时的内径变形中所包含的热变形，与组装汽缸 头时产生的组装变形相比变形规模较大，是因引擎实际运转时的热负
载产生的变形。为了在汽缸内径3的精加工时体现该引擎实际运转时 的内径变形所包含的热变形，需要使通过缸盖螺栓8将仿真头1组装 到汽缸体2上而产生的总负载(螺栓轴力的总计)尽可能有效地作为 用于使汽缸内径3变形的负载(内径负载)作用。
因此，通过使仿真头主体10的刚性高于汽缸体2，可以极力地抑 制因螺栓连接产生的仿真头主体10自身的变形量，抑制螺栓轴力因仿 真头主体10的弹性变形而被吸收。进而，在仿真头l上设置突起20， 将该仿真头1组装到汽缸体2上时，通过使上述突起20的接触面21 仅与汽缸体2的内径周边部接触，可以使内径负载分担率(施加在内 径周边部的负载相对于总负载的比率)为100%。
艮P，通过提高仿真头主体10的刚性而减少因其螺栓连接产生的变 形量，可以将缸盖螺栓8产生的螺栓轴力有效地传递到汽缸体2侧。 因此，仿真头1的至少仿真头主体10的部分如上所述构成为具有比汽 缸体2足够高的刚性，以便可以有效地传递缸盖螺栓8所产生的螺栓 轴力。此外，通过将仿真头1中突起20的接触面21所接触的汽缸体2 侧的面限定为内径周边部，可以将因组装仿真头1而施加在汽缸体2 上的总负载全部用作内径负载。
对于通过使用具有这种构成的仿真头1来提高内径负载的特性， 如下所述。
仿真头1组装到汽缸体2上时由缸盖螺栓8所产生的螺栓轴力， 与实际的汽缸头及垫圈组装到汽缸体2上时(实际头部组装时)的螺
1栓轴力同等时，作用到汽缸体2上的内径负载为(1/实际头部组装时的 内径负载分担率)倍。换言之，通过使用本发明的仿真头1，不用使组装仿真头1时的螺 栓轴力大于用于组装实际的汽缸头及垫圈时的螺栓轴力，通过组装仿 真头1就可以将作用到汽缸体2上的内径负载提高到(l/实际头部组装 时的内径负载分担率)倍。这样一来，在汽缸体2的汽缸内径3的精加工时，通过通常的螺 栓轴力组装仿真头1，就可以体现包含热变形的引擎实际运转时的内径 变形。由此，不会产生汽缸体2的螺栓孔(阴螺纹部分)的损伤，就 可以提高引擎实际运转时汽缸内径3的正圆度。从而可以降低伴随汽缸内径3中的活塞滑动而引起的摩擦力，可 以期待使用汽缸体2构成的引擎的燃料消耗的提高等。艮P，在活塞上安装相对于汽缸内径3滑动接触的活塞环。因此关 于内径变形，自正圆的应变较大时，在从正圆变形为大径的部分(扩 径的部分)中活塞环的密封性下降，因渗出而导致燃油消耗、泄漏气 体的增大。这种状况可以如下避免增大活塞环的张力(扩张的力) (高张力化)，即使在汽缸内径变化为大径的部分也可以由活塞环确 保最低限的按压力。但是，活塞环的高张力化会导致汽缸内径整体的 摩擦力的增大。因此如上所述，通过可以提高汽缸内径3的正圆度， 可以降低伴随汽缸内径3中活塞的滑动引起的摩擦力。在此，关于设置于仿真头1上的突起20的接触面相对于内径周边 部的接触，考虑局部接触或者全面接触。接触面21相对于内径周边部的接触为局部接触时，可以相对于内 径周边部仅在希望的部位局部地作用内径负载。从而，可以应对如包含热变形的引擎实际运转时的内径变形那样较为复杂的变形。另一方面，作为担心事项而列举了如上所述伴随组装仿真头1引 起的对内径周边部的内径负载的增加，在内径周边部因组装仿真头1 而残留压痕。残留在内径周边部的压痕会导致实际的汽缸头及垫圈组 装到汽缸体2上时的密封性的下降。关于这种残留在内径周边部上的压痕，考虑可以在汽缸内径3的 精加工后通过加工内径周边部的表面来应对，但这会导致加工工序的 增加。因此，在仿真头1中，优选突起20经由接触面21与内径周边部 全面接触。艮P，例如在汽缸体2中内径周边部(汽缸部5的上表面部分)形 成为同一平面状时，与之对应，突起20的接触面21形成为同一平面 状。并且，在将仿真头l组装到汽缸体2上的状态下，突起20的接触 面21相对于内径周边部全面接触而不是局部接触。这样通过使突起20经由接触面21相对于汽缸内径3的周边部全 面接触，在将仿真头1组装到汽缸体2上时即使为了体现引擎实际运 转时的内径变形而增加了作用到内径周边部的内径负载，也可以防止 在内径周边部产生局部的高面压部分。从而可以防止在内径周边部残 留压痕。此外如图2、图4、图6及图7所示，仿真头1的突起20具有收 缩部22，该收縮部22是相对于接触面21在汽缸内径3的径向上收縮 的部分，通过该收縮的部分的尺寸的调整来调整突起20的刚性。收縮部22，在仿真头主体10的安装面11中的各孔部12的周边部大致筒状地突出的部分、即突起20中，成为在汽缸内径3的径向、即 仿真头1组装到汽缸体2上的状态下的孔部12的径向(以下简称为"径 向")上相对于接触面21收縮的部分。换言之，收縮部22是在仿真 头主体10的安装面11和突起20的接触面21之间在如上所述大致筒 状地突出的突起20中縮径的部分。另外如图所示，在本实施方式中，收縮部22的收縮形状是相对于 突起20的突出方向直线性的形状(相对于突起20的其他部分阶梯性 的形状)。关于这一点，收縮部22的收縮形状也可以是收縮部22相 对于突起20的其他部分圆滑地变细(厚度逐渐变薄)的形状等。此外在本实施方式中，收縮部22在突起20中设置在其突出方向 (上下方向)的大致中央部，突起20在图2等所示的剖视图中，通过 在突起20中形成外周槽而具有横凹部的形状。关于这一点也可以构成 为，收縮部22直接设置在仿真头主体10的安装面11上，突起20在 与上述相同的剖视图下为L字形状。进而在本实施方式中，收縮部22被设置为，其内侧面与突起20 的内周面一起和形成仿真头主体10的孔部12的壁面形成同一个面。 关于这一点也可以构成为，收縮部22设置在突起20中的径向的中途 部，突起20在与上述同样的剖视图下成为二字形状或倒T字形状。艮P，关于收縮部22，在汽缸内径3的径向上收縮的部分中，不仅 包括从突起20的外周侧变薄的情况，还包括例如通过形成内周槽等而 从突起20的内周侧变薄的情况。这样在仿真头1中，在突起20上设置有相对于接触面21在汽缸 内径3的径向上收縮的部分、即收縮部22。关于具有收縮部22的突起20，通过调整收縮部22的尺寸可以调艮P，收縮部22在突起20中相对于其他部分为较薄的部分，为刚 性较低的部分。因此，通过调整上述收縮部22的尺寸，可以调整作为 突起20整体的刚性。具体地说，如图7所示，关于在收縮部22中调整的尺寸，包括作 为收縮部22中的径向厚度的尺寸的厚度尺寸dl、和作为收縮部22中 的突起20的突出方向的长度的尺寸的长度尺寸d2。通过进行包含收縮 部22中厚度尺寸dl及长度尺寸d2的尺寸的调整，而经由收縮部22 来调整突起20的刚性。另外，图7是与图2所示的剖视图相同的方向及位置下的剖视图， 表示仿真头1和汽缸体2的接合部的径向一侧的放大图。并且，使包括上述厚度尺寸dl及长度尺寸d2的收縮部22的尺寸 根据突起20的部位(接触面21相对于内径周边部的接触部位)而变 化，从而局部地调整突起20的刚性。g卩，突起20构成为其收縮部22 根据部位而具有不同的尺寸，从而突起20具有局部不同的刚性。这样构成为通过在突起20上设置收縮部22并调整该收縮部22的 尺寸来调整突起20的刚性，从而可以使将仿真头1组装倒汽缸体2上 时作用到内径周边部上的内径负载具有分布，可以不是趋向性地控制 而是有意识地控制该内径负载。从而可以使因将仿真头1组装到汽缸体2上而产生的内径变形， 较为忠实地与包含热变形的引擎实际运转时的变形对应。艮卩，汽缸体2中的内径变形中引擎实际运转时所产生的热变形， 与实际头部组装时的组装变形相比变形规模较大，且因与实际头部组装时产生的负载无关的"热应力"产生。因此，引擎实际运转时的内 径变形受到汽缸体2中冷却水的流动位置、流量、或汽缸内径3间的 间隔大小等的影响，而较为复杂。因此，为了通过组装仿真头1而较为忠实地体现内径变形的热变形，需要使仿真头1和汽缸体2的内径周边部的接触部的面压、仿真 头l的剪断方向(孔部12的径向)的刚性根据部位而不同，不是趋向性地控制而是有意识地控制内径负载(作用到内径周边部的负载)。但是，现有的仿真头不具备可以根据上述各个部位控制与之对应 的面压、剪断方向的刚性的结构性特征，因此难以体现包含热变形的 引擎实际运转时的内径变形。因此如上所述，通过在突起20上设置收縮部22、并使突起20的 刚性根据部位而变化来进行调整，可以控制内径周边部的面压等。在突起20中使收縮部22的尺寸根据各个部位而变化的情况考虑 以下方式。艮P，例如改变收縮部22的尺寸以使作用到与中央部的汽缸内径3 对应的内径周边部的内径负载增大，该中央部的汽缸内径3在引擎实 际运转时成为较高的高温，热负载增高且因热变形产生的内径变形量 较多，在构成串联四缸的引擎的本实施方式的汽缸体2中为中央的两 个汽缸内径3。即此时，改变与汽缸体2中的各个汽缸内径3对应的部 分的收縮部22的尺寸而使之不同，来调整突起20的刚性。此外，考虑改变收縮部22的尺寸以使作用到各汽缸内径3的内径 周边部上的内径负载在圆周方向上变化。即此时，在突起20中与各汽 缸内径3对应的部分中在圆周方向上改变收縮部22的尺寸而使之不 同，来调整突起20的刚性。本模拟表示突起20的与各汽缸内径3对应的部分中收縮部22的 尺寸在圆周方向上相同时、且改变收縮部22的厚度尺寸dl (参照图7) 时的某一汽缸内径3的内径变形的变化。
在图8中，上方的图、即图8 (a) (c)是与图7对应的部分的 剖视图，表示本实施方式的收縮部22的厚度尺寸dl的变化。图8(a) (c)表示收缩部22的厚度尺寸dl分别为尺寸值Ll、L2、L3(LKL2〈L3) 的情况。
具体地说，图8 (a)所示的厚度尺寸dl的尺寸值Ll是收縮部22 比较薄(为突起20的其他部分的1/4左右的厚度)的情况。此外，图 8 (c)所示的厚度尺寸的尺寸值L3为收缩部22较厚(为突起20的其 他部分的3/4左右的厚度)的情况。此外，图8 (b)所示的厚度尺寸 的尺寸值L2为收縮部22为尺寸值Ll和尺寸值L3的中间程度的厚度 (突起20的其他部分的大致一半的厚度)的情况。
此外在图8中，下方的图、即图8 (A) (C)表示组装分别与 图8 (a) (c)对应的仿真头1时汽缸内径3的内表面(形成汽缸内 径3的壁面)的变形，是使用了 CAE计算的一例。
艮P，图8 (A)表示收縮部22的厚度尺寸dl的值为尺寸值L1时 的内径变形的CAE计算结果示例，图8 (B)表示为尺寸值L2时的内 径变形的CAE计算结果示例，图8 (C)表示为尺寸值L3时的内径变 形的CAE计算结果示例。另外，图8 (A) (C)的各图的上下与汽 缸内径3的上下对应。此外，图8 (A) (C)所示的内径变形为了 方便说明而进行了夸张表示。此外，图8 (A) (C)中的条纹图案表示汽缸内径3的内表面的移位量，从中央部至外侧其移位量增多。
如图8 (a)所示，收縮部22的厚度尺寸dl为尺寸值Ll时，组 装仿真头l而产生的内径负载局部地作用到汽缸体2的内径周边部的 内侧部分。
此时如图8 (A)所示，汽缸内径3产生其上部变窄的变形(汽缸 部5的上部倒入内侧的变形)(参照图中虚线部分)。此外，汽缸内 径3的下部产生向外侧膨胀的变形。
此外如图8 (b)所示，收縮部22的厚度尺寸dl为尺寸值L2时， 在内径周边部中内径负载作用的部分向外侧扩展了收縮部22的尺寸与 上述尺寸值L1时相比向外侧增大的部分。
此时如图8 (B)所示，汽缸内径3的上部的变形与收缩部22的 厚度尺寸dl为尺寸值L1时相比较为缓和(参照图中虚线部分)。即 此时，汽缸内径3的上部的变形较小，汽缸内径3仅下部产生与上述 情况(参照图8(A))同样地向外侧膨胀的变形。
此外如图8 (c)所示，收縮部22的厚度尺寸dl为尺寸值L3时， 在内径周边部中内径负载作用的部分进一步向外侧扩展了收縮部22的 尺寸与上述尺寸值L1时相比进一步向外侧增大的部分。
此时如图8 (C)所示，汽缸内径3产生上部扩大的变形(汽缸部 5的上部倒向外侧)(参照图中虚线部分)。此外汽缸内径3的下部与 上述各情况(参照图8(A)、 (B))同样地产生向外侧膨胀的变形。
根据这些模拟结果可知，关于突起20的收縮部22的尺寸，通过 至少厚度尺寸dl变化，组装仿真头l所引起的内径变形变化。即，通 过改变收縮部22的厚度尺寸dl，可以调整突起20的刚性，不是趋向性地控制而可以有意识地控制内径负载等。从而可以控制组装仿真头1 所引起的内径变形。
关于这种通过改变收縮部22的尺寸而引起的内径变形的变化，特 别是如上述模拟结果所示，汽缸内径3的上部的变形是容易受到因改 变收縮部22的厚度尺寸dl引起的影响的部分。具体地说，随着收縮 部22的厚度尺寸dl从内侧向外侧增大，可以将汽缸内径3上部的变 形从变窄侧的变形调整为扩大侧的变形。
此外，汽缸内径3的上部因在其上方形成燃烧室而成为比较高温 的部分，是在引擎实际运转时容易变形的部分。
因此，通过调整收縮部22的厚度尺寸dl，可以使组装仿真头1 所引起的内径变形有效地与包含热变形的引擎实际运转时的内径变形 对应。
如上所述，在本实施方式的仿真头1中，介于汽缸体2的头部安 装面4和仿真头主体10的安装面11之间的作为突起部件的突起20， 与仿真头主体10—体地构成。
具体地说，例如通过铸造的一体成型、切削等而在仿真头1上将 突起20与仿真头主体10 —体地构成。
这样使介于汽缸体2的头部安装面4和仿真头主体10的安装面11 之间的突起部件作为相对于仿真头主体10的突起20 —体地构成，从 而在使用了仿真头1的汽缸内径3的精加工时，作业性提高，且实现 了加工工序的自动化，在成本方面和作业性方面均适合。
即，例如如现有技术那样为在仿真头和汽缸体的头部安装面之间 设置垫圈的构成的情况下，在仿真头相对于头部安装面的组装时，经过垫圈相对于头部安装面的放置、以及在其上放置仿真头的顺序。
因此，如上所述通过使突起20与仿真头主体10为一体，仿真头1 包含突起20而成为一体的构造物，因此简化了仿真头1相对于头部安 装面4的放置等作业，提高了作业性。
此外，突起20与仿真头主体IO为一体，从而仿真头l的传送、 相对于头部安装面4的放置变得容易，适于汽缸体2的加工工序的自 动化。
另一方面，仿真头1中的突起20也可以相对于仿真头主体10为 不同的部件。
此时，如图7所示的双点划线成为分离位置，突起20相对于仿真 头主体10由不同部件构成。
另外，在突起20相对于仿真头主体10由不同部件构成的情况下， 也使用螺栓等连接件将不同部件的突起20固定到仿真头主体10上等， 从而实现上述突起20相对于仿真头主体10的一体的构成。
这样通过使突起20相对于仿真头主体10为不同部件，可以使突 起20相对于仿真头主体10由刚性不同的材料构成，可以从材料方面 调整突起20的刚性。
此外，通过使突起20相对于仿真头主体10为不同部件，可以更 换突起20的部分。从而，在使用仿真头1对大量汽缸体2进行加工时， 因反复进行仿真头l相对于汽缸体2的组装及拆卸，而在突起20的接 触面21上产生了成为内径周边部的压痕的原因的因磨损等引起的表面 粗糙(凹凸)的情况下，可以通过更换突起20的部分进行应对。关于这一点，在突起相对于仿真头主体IO通过铸造等一体构成的
情况下，也可以通过剥离突起20的接触面21的表面等来应对其磨损 界限(粗糙程度的界限)。
艮P，在突起20中影响其刚性的部位、即对内径变形直接影响的部 位为收縮部22。因此，接触面21达到磨损界限时，在其表面进行加工 而剥离接触面21的表面，从而不会因突起20的作用而影响到内径变 形，可以再度使用仿真头1。
在以上实施方式中，作为使用仿真头1进行的加工的对象的汽缸 体2为开式构造，但不限于此，也可以是所谓的闭式构造。此外，本 发明不限于汽缸体2的材质、铸造法(铝压铸等)均可以应用。
工业利用性
本发明的汽缸体的加工用夹具及加工方法，可以使组装仿真头时 的螺栓连接产生的螺栓轴力有效地作为内径负载作用，通过组装仿真 头可以体现包含热变形的引擎实际运转时的内径变形，可以提高引擎 实际运转时汽缸内径的正圆度，因此在工业上有用。
权利要求
1. 一种汽缸体的加工用夹具，具有仿真头主体，该仿真头主体在对汽缸体具有的汽缸内径进行精加工时，通过螺栓连接而组装到汽缸体的汽缸头安装面上，从而使上述汽缸内径变形，该汽缸体的加工用夹具的特征在于，在上述仿真头主体的相对于汽缸体的安装面侧设置突起，该突起具有与上述汽缸头安装面中的上述汽缸内径的周边部接触的接触面，至少使上述仿真头主体为刚性比汽缸体高的构成。
2. 根据权利要求1所述的汽缸体的加工用夹具，其特征在于，上述突起经由上述接触面与上述汽缸内径的周边部全面接触。
3. 根据权利要求l或2所述的汽缸体的加工用夹具，其特征在于， 上述突起具有收縮部，该收縮部是相对于上述接触面在上述汽缸内径的径向上收縮的部分，通过调整该收縮的部分的尺寸来调整该突 起的刚性。
4. 根据权利要求1 3的任一项所述的汽缸体的加工用夹具，其 特征在于，上述突起作为与上述仿真头主体不同的部件构成。
5. —种汽缸体的加工方法，通过螺栓连接将仿真头主体组装到汽 缸体的汽缸头安装面上，从而使汽缸体具有的汽缸内径变形，在该状 态下对上述汽缸内径进行精加工，该汽缸体的加工方法的特征在于，使上述仿真头主体为刚性比汽缸体高的构成，在上述汽缸头安装面和上述仿真头主体的相对于汽缸体的安装面 之间设置突起部件，该突起部件具有与上述汽缸头安装面中的上述汽 缸内径的周边部接触的接触面。
6. 根据权利要求5所述的汽缸体的加工方法，其特征在于， 使上述突起部件经由上述接触面与上述汽缸内径的周边部全面接触。
7. 根据权利要求5或6所述的汽缸体的加工方法，其特征在于， 在上述突起部件上设置收縮部，该收縮部为相对于上述接触面在上述汽缸内径的径向上收縮的部分，通过调整该收縮部的尺寸来调整 该突起部件的刚性。
8. 根据权利要求5 7的任一项所述的汽缸体的加工方法，其特 征在于，与上述仿真头主体一体地构成上述突起部件。
全文摘要
本发明的仿真头(1)(汽缸体的加工用夹具)，具有仿真头主体(10)，该仿真头主体在对汽缸内径(3)进行精加工时，通过螺栓连接而组装到汽缸体(2)的头部安装面(4)上，从而使汽缸内径(3)变形，其中，在仿真头主体(10)的相对于汽缸体(2)的安装面(11)侧设置突起(20)，该突起具有与头部安装面(4)中的汽缸内径(3)的周边部接触的接触面(21)，至少使仿真头主体(10)为刚性比汽缸体(2)高的构成。
文档编号B24B33/02GK101522369SQ20078003669
公开日2009年9月2日 申请日期2007年10月3日 优先权日2006年10月6日
发明者原田高宏, 浅山和博, 渡边一树, 真贝知志 申请人:丰田自动车株式会社