JP4984780B2

JP4984780B2 - 溶射皮膜形成用マスキング装置

Info

Publication number: JP4984780B2
Application number: JP2006252251A
Authority: JP
Inventors: 英爾塩谷; 勇治宮野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-09-19
Also published as: JP2008075096A

Description

本発明は、シリンダボアの内壁に溶射皮膜を形成する際に使用する溶射皮膜形成用マスキング装置に関する。

エンジンのシリンダブロックに形成されたシリンダボアの内壁に溶融した溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する際、溶射皮膜の膜厚を均一にするために、シリンダボアの上端側は上端位置を超えた位置まで溶滴を吹き付ける必要がある（例えば、特許文献１など参照）。

その際に、シリンダブロックの上端面、隣接するシリンダボアへの不要な溶滴の付着防止、および上端側の溶射フレーム角度安定のため、シリンダボアの内径と同等以下の円筒形状をしたマスキング部材を使用することが行われている。
特開平７−６２５１８号公報

このマスキング部材の材料或いは表面処理として、溶射皮膜が付着し易い材料或いは表面処理とした場合には、シリンダボアを溶射する毎にマスキング内面へ溶滴が付着する。また、マスキング内面への溶滴の付着は、マスキング部材の内径を小さくすることから、（１）溶射フレームの角度不良および排気流速低下による溶射皮膜の品質劣化、（２）エンジンブロックとマスキング部材の縁切り部に溶射皮膜が堆積してこれらの間で溶射皮膜がつながり、マスキング部材を外す際にシリンダボア上端の皮膜が剥がれる、（３）溶射ガンとの接触などの問題が発生するため溶射適当回数ごとにマスキング内面の皮膜を機械的に除去する、等の問題が生じる。

一方、マスキング部材の材料或いは表面処理として、溶射皮膜が付着し難い材料或いは表面処理とした場合には、溶射中にマスキング内面に付着した溶射皮膜が脱落し、その脱落した溶射皮膜が、シリンダボア内壁に形成される皮膜中に混入して当該溶射皮膜の品質を劣化させる。

そこで、本発明は、マスキング部材の内面に付着する溶滴が固まって形成される溶射皮膜が、シリンダボア内壁に形成される溶射皮膜へ混入しないようにして皮膜品質の向上を実現する溶射皮膜形成用マスキング装置を提供することを目的とする。

本発明は、シリンダブロックに形成されたシリンダボアの内壁に、溶融した溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する際に、溶射皮膜の膜厚を均一にするためのマスキング部材を、前記シリンダブロックの上端に配置した溶射皮膜形成用マスキング装置であって、前記マスキング部材の前記シリンダボアと連通する円形孔部の内面に、該マスキング部材の内面に吹き付けた溶滴が付着して形成される溶射皮膜の脱落を防止する皮膜脱落防止手段を設け、前記円形孔部は、前記シリンダブロックの上端に配置される下端側から上端側に向かって次第にその直径を大とすることを特徴とする。

本発明の溶射皮膜形成用マスキング装置によれば、マスキング部材の内面に付着して固まった溶射皮膜は、その内面に形成された皮膜脱落防止手段にて保持されることから、シリンダボアの内壁へと落下するのが防止される。したがって、シリンダボアの内壁に形成された溶射皮膜への前記マスキング部材内面の溶射皮膜が混入するのが防止され、皮膜品質を高めることができる。また、本発明によれば、マスキング部材に形成した円形孔部を下端面から上端面に向かって次第にその直径を大としたので、この円形孔部の内面に付着した皮膜が溶射中にシリンダボア内へ脱落することの防止効果をさらに高めることができると共に、溶射終了後にマスキング部材を上下逆さまに反転させてその内面に付着した皮膜を除去することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

「第１の実施の形態」
図１は第１の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置をシリンダブロック上端面に配置して溶射する前の状態を示す断面図、図２は第１の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置をシリンダブロック上端面に配置して溶射したときの状態を示す断面図、図３は第１の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置の要部拡大断面図、図４は第１の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置の内面に形成した皮膜脱落防止手段の要部拡大斜視図である。

シリンダブロック１は、図１に示すように、ピストンシリンダを収容配置させるシリンダボア２と、ピストンシリンダを上下運動させるためのクランクシャフトを回転収容するクランク室３とを備えている。本実施の形態では、図２に示すように、溶射ガン４を回転させながらガン先端部から溶融した溶滴をシリンダボア２の内壁（シリンダボア内壁２ａ）に吹き付けて溶射皮膜５を形成する際に、シリンダボア長手方向における膜厚を均一なものとするため、シリンダブロック上端にマスキング部材（溶射皮膜形成用マスキング装置）６を配置する。

マスキング部材６は、シリンダブロック１の上端面１ａにその下端面６ａを隙間無く密着させて配置される。かかるマスキング部材６の前記シリンダボア２と連通する円形孔部７の内面には、シリンダボア内壁２ａに吹き付けた溶滴が付着して形成される溶射皮膜５の脱落を防止する皮膜脱落防止手段８が形成されている。

皮膜脱落防止手段８としては、例えば図３及び図４に拡大して示すように、シリンダブロック１の上端に配置される下端側（下端面６ａ）から上端側（上端面６ｂ）へ向かって階段形状とされた凹部９Ａと凸部９Ｂからなる凹凸部９とされている。図４（Ａ）では、各凸部９Ｂ間の距離を設けて（凸部９Ｂ間を少し離して）形成した階段形状としており、また、凸部９Ｂの先端角度θを９０度未満としている。さらに、溶射皮膜５の脱落を防止するために、上側の凸部９Ｂの頂部と下側の凸部９Ｂの谷部を交差させない（同図中二点鎖線で示す）ようにしている。上側の凸部９Ｂの頂部と下側の凸部９Ｂの谷部を交差させないようにすることで、溶射後にシリンダブロック１を逆さにした際に、マスキング部材６に付着した皮膜を除去し易くできる。

図４（Ｂ）では、凸部９Ｂ間の距離を狭めて通常の形の階段形状としており、その凸部９Ｂの先端角度θを９０度としている。また、この例の場合も同様、溶射皮膜５の脱落を防止するために、上側の凸部９Ｂの頂部と下側の凸部９Ｂの谷部を交差させずに一致させている。

そして、本実施の形態では、前記円形孔部７は、シリンダブロック１の上端に配置される下端側から上端側に向かって次第にその直径を大として形成されている。すなわち、内面に凹部９Ａと凸部９Ｂとからなる凹凸部９を階段形状とした皮膜脱落防止手段８を形成した円形孔部７を、シリンダブロック上端に載置する下端面６ａから上端面６ｂに向かって内径寸法を徐々に大きくするいわゆるすり鉢形状の円形孔部７としている。円形孔部７の下端面６ａにおける内径Ａに対して上端面６ｂの内径Ｂを、Ａ＜Ｂなる関係としている。

また、本実施の形態では、円形孔部７の内面には、溶射皮膜５が付着しにくい表面処理を行うか、或いは、溶射皮膜５が付着しにくい材質で構成するようにする。かかる表面処理としては、金属であれば、基本的に溶射材（今回の場合はSteel＝Fe系）とイオン化傾向が遠いものがよく、実際にはＣｕだとイオン化傾向が遠くかつ熱伝導も速いので溶射皮膜が形成され難く、非金属であれば、セラミックス（Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＢＮ等）および樹脂（PTFE）が挙げられる。したがって、溶射皮膜５が付着しにくい表面処理としては、Ｃｕめっき、セラミック溶射、樹脂コーティング（焼付け）が有効である。また、溶射皮膜５が付着しにく材質としては、表面処理同様、銅やセラミックなどが挙げられる。

このように、本実施の形態の溶射皮膜形成用マスキング装置６によれば、マスキング部材６の円形孔部７の内面に、凹凸部９から構成される皮膜脱落防止手段８を設けたので、溶射中に付着または剥離した溶射皮膜５がこれら凹凸部９の突起に支えられることで、シリンダボア内壁２ａに成膜される溶射皮膜５に前記皮膜が混入するのを防止することができる。したがって、シリンダボア内壁２ａに形成された溶射皮膜５の品質を高めることができる。

特に、凹部９Ａと凸部９Ｂで円形孔部７の内面を凹凸とすること、および、その凹凸部９を下端面６ａから上端面６ｂへ向かって階段形状とすることで、このマスキング部材６の内面に付着した皮膜が凹凸部９に引っ掛かって脱落するのを防止する効果がより一層高まる。

また、本実施の形態では、マスキング部材６に形成した円形孔部７を下端面６ａから上端面６ｂに向かって次第にその直径を大としたので、この円形孔部７の内面に付着した皮膜が溶射中にシリンダボア２内へ脱落することの防止効果をさらに高めることができると共に、溶射終了後にマスキング部材６を上下逆さまに反転させてその内面に付着した皮膜を除去することができる。また、マスキング部材６の円形孔部７の表面に溶射皮膜５が付着しにくい表面処理を施したり、円形孔部７自体を溶射皮膜５が付着しにくい材質とすることで、溶射後に付着した皮膜の除去を容易なものとすることができる。

図５は第１の実施の形態を示し、皮膜脱落防止手段の他の例を示す溶射皮膜形成用マスキング装置の要部拡大断面図である。この例では、円形孔部７の内面に複数個の凸部９Ｂを千鳥状に配置しており、その他の構成は前記実施の形態と同一の構成である。ここでの凸部９Ｂは、先端角度θを９０度未満としている。

このように、円形孔部７の内面に複数個の凸部９Ｂを千鳥状に配置すれば、溶射皮膜５をこの凸部９Ｂに引っ掛けることができ、シリンダボア内壁２ａに形成された溶射皮膜５への皮膜の混入を防止することができる。特に、千鳥状に凸部９Ｂを配置すれば、この円形孔部７の内面に付着した皮膜の脱落防止をより一層効果的なものとすることができる。

「第２の実施の形態」
図６は第２の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置をシリンダブロック上端面に配置して溶射する前の状態を示す断面図、図７は第２の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置をシリンダブロック上端面に配置して溶射したときの状態を示す断面図、図８は第２の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置の要部拡大断面図、図９は第２の実施の形態を示し、コイルバネの内表面に粗面部を形成した例を示す要部拡大斜視図である。

第２の実施の形態では、第１の実施の形態と相違する部分についてのみ説明し、第１の実施の形態と同一構成部分についてはその説明は省略するものとする。

第２の実施の形態における皮膜脱落防止手段８は、図６から図８に示すように、前記円形孔部７の内面に圧縮した状態で装着されたコイルバネ１０からなる。コイルバネ１０は、図８に示すように、円形孔部７の下端面６ａ近傍に形成された段差部１１にその下端部を載せ、上端面６ｂに設けられたコイル押さえ手段としての固定プレート１２とネジ１３で上端部を押さえられることで、圧縮力が付与されて前記円形孔部７の内面に装着される。

コイルバネ１０としては、円形孔部７から取り外されて自由長とされたときに、コイルピッチ間距離を約１ｍｍ以上開いた程度の寸法としたばね定数のものが使用される。また、このコイルバネ１０には、そのコイル内径Ｃを、前記シリンダボア２のボア内径Ｄと同一としたものが使用される。なお、コイルバネ１０の下端部を支える段差部１１の内径Ｅは、前記コイル内径Ｃよりも多少小さな寸法とされている。

また、コイルバネ１０の内表面には、図９に示すように、コイル長手方向に沿って断続的に粗い粗面部１４が形成されている。粗面部１４は、レーザ若しくはショットブラスなどによってその表面に傷を付けることで細かな凹凸として形成される。なお、粗面部１４は、断続的な浅い溝として線状に形成されていてもよい。

このように、本実施の形態の溶射皮膜形成用マスキング装置６によれば、皮膜脱落防止手段８として円形孔部７の内面に圧縮した状態で装着させたコイルバネ１０を使用すれば、この円形孔部７の内面に皮膜が付着した場合でもコイルバネ１０を外すだけで皮膜の除去を簡単に行うことができる。

また、本実施の形態によれば、コイルバネ１０を使用していることから円形孔部７の内面に該コイルバネ１０を装着する際に、圧縮しながら組み付けることで隙間無く円形孔部７の内面に装着させることができる。

また、本実施の形態によれば、コイルバネ１０のコイル内径Ｃをシリンダボア２のボア内径Ｄと同一としたので、溶射フレームの角度変化を防止し、膜厚を均一化することができる。

また、本実施の形態によれば、固定プレート１２とネジ１３によるコイル押さえ手段でコイルバネ１０の上端部を押さえ付けて当該コイルバネ１０に圧縮力を付与しているので、簡単な構造でコイルバネ１０に圧縮力を与えることができる。

また、本実施の形態によれば、コイルバネ１０の内表面に線状若しくは断続的に面粗度の粗い粗面部１４を形成したので、その粗面部１４に優先的に皮膜が付着するため、溶射中の皮膜脱落を防止することができ除去も容易に行える。

第１の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置をシリンダブロック上端面に配置して溶射する前の状態を示す断面図である。第１の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置をシリンダブロック上端面に配置して溶射したときの状態を示す断面図である。第１の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置の要部拡大断面図である。第１の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置の内面に形成した皮膜脱落防止手段の要部拡大斜視図である。第１の実施の形態を示し、皮膜脱落防止手段の他の例を示す溶射皮膜形成用マスキング装置の要部拡大断面図である。第２の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置をシリンダブロック上端面に配置して溶射する前の状態を示す断面図である。第２の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置をシリンダブロック上端面に配置して溶射したときの状態を示す断面図である。第２の実施の形態を示し、溶射皮膜形成用マスキング装置の要部拡大断面図である。第２の実施の形態を示し、コイルバネの内表面に粗面部を形成した例を示す要部拡大斜視図である。

符号の説明

１…シリンダブロック
２…シリンダボア
２ａ…シリンダボア内壁
３…クランク室
５…溶射皮膜
６…マスキング部材
７…円形孔部
８…皮膜脱落防止手段
９…凹凸部
９Ａ…凹部
９Ｂ…凸部
１０…コイルバネ
１２…固定プレート
１３…ネジ

Claims

シリンダブロックに形成されたシリンダボアの内壁に、溶融した溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する際に、溶射皮膜の膜厚を均一にするためのマスキング部材を、前記シリンダブロックの上端に配置した溶射皮膜形成用マスキング装置であって、
前記マスキング部材の前記シリンダボアと連通する円形孔部の内面に、該マスキング部材の内面に吹き付けた溶滴が付着して形成される溶射皮膜の脱落を防止する皮膜脱落防止手段を設け、
前記円形孔部は、前記シリンダブロックの上端に配置される下端側から上端側に向かって次第にその直径を大とする
ことを特徴とする溶射皮膜形成用マスキング装置。
請求項１に記載の溶射皮膜形成用マスキング装置であって、
前記皮膜脱落防止手段は、前記内面に形成された凹凸部から構成される
ことを特徴とする溶射皮膜形成用マスキング装置。
請求項２に記載の溶射皮膜形成用マスキング装置であって、
前記凹凸部は、前記シリンダブロックの上端に配置される下端側から上端側へ向かって階段形状とされた
ことを特徴とする溶射皮膜形成用マスキング装置。
請求項２に記載の溶射皮膜形成用マスキング装置であって、
前記凹凸部は、複数個の凸部が千鳥状に配置された
ことを特徴とする溶射皮膜形成用マスキング装置。
シリンダブロックに形成されたシリンダボアの内壁に、溶融した溶滴を吹き付けて溶射皮膜を形成する際に、溶射皮膜の膜厚を均一にするためのマスキング部材を、前記シリンダブロックの上端に配置した溶射皮膜形成用マスキング装置であって、
前記マスキング部材の前記シリンダボアと連通する円形孔部の内面に、該マスキング部材の内面に吹き付けた溶滴が付着して形成される溶射皮膜の脱落を防止する皮膜脱落防止手段を設け、
前記皮膜脱落防止手段は、前記円形孔部の内面に圧縮した状態で装着されたコイルバネからなる
ことを特徴とする溶射皮膜形成用マスキング装置。
請求項５に記載の溶射皮膜形成用マスキング装置であって、
前記コイルバネの内径を、前記シリンダボアの内径と同一とした
ことを特徴とする溶射皮膜形成用マスキング装置。
請求項５に記載の溶射皮膜形成用マスキング装置であって、
前記コイルバネの上端部を、コイル押さえ手段で押さえ付けて当該コイルバネに圧縮力を付与した
ことを特徴とする溶射皮膜形成用マスキング装置。
請求項５から請求項７の何れか一つに記載の溶射皮膜形成用マスキング装置であって、
前記コイルバネの内表面に、線状若しくは断続的に面粗度の粗い粗面部を形成した
ことを特徴とする溶射皮膜形成用マスキング装置。