JPS5928602B2 - 筒状物の整径方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉末金属材料から成り流体均衡加圧されなのち
焼結された筒状物の整径方法およびその装置に関するも
のであって、内燃機関のシリンダライニングの整径に特
に有用であるが、その一般用途はもつと広く上記のよう
にして製造されるあらゆる筒状物に適用される。

本発明によれば、粉末金属材料から成り流体均衡加圧さ
れたのち焼結された筒状物、特にシリンダライニングの
整径方法にして、筒状物を流体均衡加圧プレスの中央マ
ンドレルに嵌装し、筒状物にまず半径方向内向きのプレ
ス力を印加し、次にマンドレルの軸線方向に筒状物を相
対的に変位させるべく作用する軸線方向力を印加し、最
後に再び最初に印加されたプレス力よりも大きな半径力
（ 面内向きの力を筒状物に印加するの諸工程を含む、筒状
物の整径方法が与えられる。

更に本発明によれば、粉末金属材料から成り流体均衡加
圧されたのち焼結された筒状物、特にシリンダライニン
グを整径する装置にして、中央マンドレルと、前記マン
ドレルに向けて半径方向内向きに働くプレス力を生ずる
加圧装置と、整径操作中に前記筒状物とマンドレルを相
対的に軸線方向に移動するように配置されたピストン装
置とを有する流体均衡プレスを含む、筒状物の整径装置
が与えられる。

本発明はシリンダライニングなどの上記種類の筒状物を
円柱状マンドレルに嵌装して整径する技術に属する。

この場合、ライニングの内径はいうまでもなくマンドレ
ルへの取付けを容易にするに足るだけマンドレル直径よ
りも大きいことが必要である。

この整径プロセスでは、ライニングにその内面をマンド
レルの円柱面に緊密精確に接触させるように働く半径方
向内向きの力を印加させる。

このことはライニングの内径がマンドレルとライニング
との間の最初の間隙に相当する分だけ減少されなければ
ならないことを意味する。

とのライニングの強制変形はその材質内に変形に抵抗し
ようとする応力の形の反作用力を生じる。

このような材料内の内部応力の存在はその効果が二の異
なった形で別々に或いはその組合わせとして現われる。

未整径のシリンダライニングは一般に壁厚、直径および
円形状に有意な不規則性を有する。

その内径がマンドレルの直径を実質的に超えていると、
ライニングを変形させてマンドレルの全周に緊密に接触
させることはできず、ライニングは犬なり小なり成る円
弧部分でマンドレル面から膨れ上がり、ここにいう「ひ
だ」を作る。

また、これと同時に他の一つまたは二つの前記不規則性
があると、この好ましくない変形が強調される。

もしライニングの壁厚が円周方向−個所で小さいと、そ
の部分にひだが出来やすいことになる。

従って、整径プレスに導入されたライニング素材が真の
円形から外れていると、その偏差はマンドレルとライニ
ングの間隙が上記のように過大のとき増幅される。

また、ライニング素材には種々の高さに局部的なひだを
誘発するような縦軸線方向のむらがあったり、このよう
なひだが種々の高さで異なった程度に際立ってくること
がある。

ライニング素材の不規則性は、まだマンドレルを包囲中
のライニングにひだを発生させるほどには大きくない場
合でも、ライニングがプレス内の作用圧縮力から解放さ
れマンドレルから取外され１ト たときに現れて来るような応力を材質内に保持するに足
る場合があることがわかった。

上述の場合はいずれも、整径されたライニングを機械加
工してその最終寸法を許容公差内に納めることが必要な
こと明らかである。

本発明の主目的とするところは、筒状物特に内燃機関シ
リンダ用のライニングを前記種類の不規則性の発生成い
は存続するおそれが著減するように整径する方法とその
装置を供するにある。

念のために付言すると、本明細書中の用語「ひた」は単
に文字通りの意味に用いられたものではなく、本発明吉
の関連において、ライニングの周囲一部分内にライニン
グとマンドレルとの完全な面接触の欠如があることを指
す。

本発明は、筒状加工物の半径方向内向きの圧縮力のみを
印加する在来の整径プロセスにマンドレルの縦軸線方向
に作用する力を補足すれば、整径精度が著しく高められ
て、許容公差を満足するためにわざわざ研摩、ホーニン
グまたはその双方などの機械加工を行うことが原則とし
て不要となるとの認識に基づく。

以下本発明の一実施例を添付図面について説明する。

第１第２両図に示す装置は内燃機関シリンダ用ライニン
グの整径のためのものであって、整径さるべきシリンダ
ライニング１が装架されて鋼製の中実の整径マンドレル
２を包囲している。

マンドレル２の外周面は鏡面仕上げに研摩されている。

ライニング１の外壁は加圧装置、すなわちゴムスリーブ
３によって包囲され、ゴムスリーブ３は厚い壁から成る
今一つ加圧装置、すなわちプレスジャケット４内に増付
けられている。

プレスジャケット４の加圧室はその内周壁面とゴムスリ
ーブ３との間に作動圧力流体５を収容する環状断面の空
所を画成するように形成されている。

圧力流体はジャケット壁を貫通する導孔６を介して加圧
室に供給される。

その圧力流体は適邑な圧力源（図示せず）から送られて
来る。

作動流体が加圧されるときは、対応する圧力がゴムスリ
ーブ３を介してシリンダライニング１をマンドレル２と
緊密に接触させる。

上述の装置構成は先行技術に属するが、本発明の原理と
先行技術の間には次に述べる重要な相違点がある。

すなわち先行技術の設備では一般にマンドレルがプレス
ジャケットとその下端で一体きなっている。

また、整径プレス内にシリンダライニングが取付けられ
ると、マンドレル上端上方の開口がジャケットに固着さ
れたプラグによって閉鎖される。

これに対し、ここに例示する本発明の実施例では、ピス
トン状の部材７，８がマンドレル２の両端でジャケット
４を貫通している。

下ピストン８はダイ９によって支持され、上ピストン７
の上面は流体作動シリンダ等によって軸線方向に可動な
プランジャ１０の下端に接している。

各ピストン７．８はそれぞれその軸線方向内端に環状フ
ランジ７ａ。

８ａを有し、それらの内外径はそれぞれライニング１の
対応する寸法と実質的に一致する。

ピストン８とマンドレル２の間には圧縮ばね１３が取付
けられている。

フランジ７ａ 、８ａの外面はゴムスリーブ３の対応す
るそれぞれの溝に挿入された密封リング１１，１２に囲
まれている。

プレスジャケット４は公知の構成方式により、張力負荷
された鋼線の環帯１４に囲まれている。

次に上記装置の作動態様を説明するが、これは同時に、
本発明方法がいかに実施されるかの説明ともなる。

第一に、プランジャ１０とピストン７は、整径さ゛るべ
きライニング１を装置内へ導入できるような位置に保持
される。

導入されたライニングの下縁はフランジ８ａの上端面ｌ
こ載る。

次ｌこ、プランジャ１０とピストン７は下降させられて
フランジ７ａの下縁がライニング１の上縁に接触する。

第１図に見るように、フランジ７ａ、８ａの水平端面は
マンドレル２のそれぞれの端面の内方相当の距離に位置
している。

第二に、装置の加圧室内の流体５が加圧される。

これにより半径方向内向きに働く圧力が生じライニング
１を研摩されたマンドレル２の円柱面に押付けて緊密に
接触させる。

次に、プランジャ１０の作動シリンダが付勢されピスト
ン７を下方に変位させようとする力を生起する。

これによりライニング１はマンドレル２に対し軸線方向
に相対的に変位せしめられる。

ピストン８の対応するｓｂはばね１３によって吸収され
る。

なお、この軸線方向移動の開始は前記半径方向圧縮工程
の完了する前後いずれでも差支えない。

第三に、半径方向圧力がもつと高い値まで強められるか
或いはこの高い値で再印加される。

本発明の実施によって得られる優れた整径効果の背景理
論は次のように説明することができよう。

もし、初期の半径方向圧縮操作中に周囲の一部でマンド
レルとライニングの間にわずかな間隙が残ったり生じた
りしても、軸線方向変位がマンドレルとライニングの残
部との間の把持力を弛めるので、第二段階で半径方向圧
縮を加える場合には、初期段階よりも一層強力な圧力が
及ぼされるので、ライニングはマンドレルの全周に一様
に接触させられ、これによりライニングに高精度の筒状
体を実現できる。

先行技術と本発明の原理との相違は第３図と第２図の比
較から明瞭である。

先行技術を示す第３図には円弧角Ｖのひだ或いは膨らみ
が太線で示されている。

この角Ｖは例えば２０〜３０度が普通である。

半径方向圧縮操作の初期段階には、ライニング１の残部
すなわち前記円弧角外の部分がまずマンドレルと接触し
ていて、これが円周方向など他方向の膨張による直径増
加を補償するように働く。

このようにして、円弧部Ｖ内には接線方向の力が発生し
、これには膨らみのために半径方向外向きの分力が含ま
れている。

従って、半径方向内向きに働く圧縮力が膨らみを変形さ
せてマンドレルに接触させることは全くないか或いは少
くも永久的に変形接触させることはない。

しかし、本発明ｌこよって、半径方向圧縮力をまず中断
するかまたはこれに軸線方向力を補足し軸線方向関係移
動が起ってから全圧縮力を印加するようにすると、最終
結果は第２図に示すようになる。

印加圧力の大きさは取扱う筒状物の寸法と材料組成によ
って変り、その変動は広範囲に及ぶが、半径方向圧力に
は例えば５キロバール規模の圧力が使用される。

また装置の構成要素については、特許請求の範囲内１こ
おいて種々の変更を加えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の垂直断面図、第２図は第１
図の■−■線による断面図、第３図は先行技術すなわち
筒状加工物が半径方向圧力を印加されるだけで軸線方向
圧力は印加されない整径方法に係る、第２図に対応する
図面である。 １・・・・・・シリンダライニング（筒状物）、２・・
・・・・マンドレル、３・・・・・・ゴムスリーブ、４
・・・・・・プレスジャケット、７，８・・・・・・ピ
ストン、１３・・・・・・ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粉末金属材料から成り流体均衡加圧されたのち焼結
   された筒状物、特にシリンダライニングの整径方法にし
   て、筒状物を流体均衡加圧プレスの中央マンドレルに嵌
   装し、該筒状物にまず半径方向内向きのプレス力を印加
   し、次に前記マンドレルの軸線方向に前記筒状物を相対
   的に変位させるべく作用する軸線方向力を印加し、最後
   に再び最初に印加された前記プレス力よりも大きな半径
   方向内向きの力を前記筒状物に印加するの諸工程を含む
   、筒状物の整径方法。 ２ 粉末質金属材料から成り流体均衡加圧されたのち焼
   結された筒状物、特にシリンダライニングを整径する装
   置にして、中央マンドレル２と、前記マンドレル２に向
   けて半径方向内向きに働くプレス力を生ずる加圧装置３
   ，４と、整径操作中に前記筒状物１と前記マンドレル２
   を相対的に軸線方向に移動するように配置されたピスト
   ン装置７゜８とを有する流体均衡プレスを含む、筒状物
   の整径装置。 ３ 前記ピストン装置７，８の少なくとも一つが該ピス
   トン装置の内端から軸線方向に延出する環状フランジ７
   ａ、８ａを有し、該フランジがその内周壁面で前記マン
   ドレル２に接触し該マンドレルに対して軸線方向に相対
   的に移動し得ることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   に記載の装置。 ４ 前記マンドレル２と前記ピストン装置７，８の少な
   くとも一つとの間に作用する弾性装置１３を特徴とする
   特許請求の範囲第２項または第３項に記載の装置。 ５ 前記流体均衡プレスの圧力発生流体が、公知の構成
   方式により張力負荷された銅線の環帯に囲まれだ、筒状
   ジャケットの形の外壁を有する室内に収容されることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の装置。